DE1598260B2

DE1598260B2 - Vorrichtung zur optischen untersuchung von fluessigkeitsproben

Info

Publication number: DE1598260B2
Application number: DE1966C0038962
Authority: DE
Inventors: Jiri Dr.-Ing. Prag Hrdina
Original assignee: Czech Academy of Sciences CAS
Current assignee: Czech Academy of Sciences CAS
Priority date: 1965-05-05
Filing date: 1966-05-04
Publication date: 1976-06-16
Also published as: US3422667A; SE336476B; BE680543A; DE1598260A1; AT285213B; GB1150501A; CH448566A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur optischen Untersuchung von Flüssigkeitsproben, die in Form von einzelnen, durch nicht mischfähiges Material, z. B. Gas, getrennten Schüben durch eine Leitung bewegt werden, mit einer Lichtquelle und einem Lichtempfänger, mit denen die Absorption der Flüssigkeitsproben bestimmt wird.

Es handelt sich somit bei der Erfindung um eine weitere Ausgestaltung der als »Autoanalycer« bekanntgewordenen Geräte.

Bei derartigen Analysatoren ergibt sich häufig die Notwendigkeit, daß die Auswertung mit einer möglichst geringen Herabsetzung der Konzentrationsgradienten, die z. B. durch Trennung der Gemische auf eine chromatischen Kolonne erzielt werden, verlaufen soll. Die Entwertung dieser Trennung, die bei den bekannten Geräten verursacht wird, wenn das Gemisch des Eluats mit dem Reaktionsreagens einen langen kapillaren Reaktor bei erhöhter Temperatur durchläuft, kann durch die Anwendung von Blasenkolben, die den Strom der Flüssigkeit in einzelne voneinander getrennte Abschnitte aufteilen, herabgesetzt werden. Vor der eigentlichen Auswerteeinrichtung, z. B. einen Photometer, kann die erwähnte Aufteilung der Abschnitte gewöhnlich dadurch beseitigt werden, daß die Blasen (im allgemeinen jede Art von mit der Reaktionsflüssigkeit unmischbaren Medium) von der Auswerteeinrichtung aus dem Strom entfernt werden. Nach dieser Beseitigung fließen die voneinander abgetrennten Abschnitte von neuem in einem kontinuierlichen Strom zusammen, allerdings mit dem Nachteil, daß wiederum der unerwünschte Beitrag zur Entwertung der Konzentrationsgefälle eintritt. Dies ist aber bei Einrichtungen, die mit einer maximalen Effektivität arbeiten sollen, unzulässig. In solchen Fällen muß Vorsorge getroffen werden, daß die endgültige Auswertung in den einzelnen von den Blasenkolben getrennten Abschnitten vor sich geht. Hierbei liegt die Schwierigkeit darin, daß auch bei völlig genauer Dosierung in gleichen Zeitintervallen, in denen die Blasen vor dem Reaktor in den Strom eingedrückt werden, am Ende der ganzen Einrichtung an den Stellen der Auswertung eine bestimmte Instabilität in den Lagen der einzelnen Blasen im Augenblick des Eindrückens der Blasen entsteht. Selbstverständlich sollten unter idealen Verhältnissen bei den regelmäßigen Zeit-Intervallen, in denen die Blasen vor dem Reaktor eingedrückt werden, auch die Blasen hinter dem Reaktor eine genaue Lage gegen die Auswerteeinrichtung bewahren. Λ Durch den Einfluß verschiedener, schwer kontrollier- *' barer Umstände ist jedoch das Einhalten dieses idealen Zustandes praktisch unmöglich. Die Lagen der Blasen in den angeführten Augenblicken bleiben nicht konstant, sondern sie ändern sich in der Regel laufend in einer solchen Weise, daß sie sich manchmal systematisch etwas verspäten und manchmal beschleunigen. Hierbei besteht jedoch die Grundbedingung, die für eine ordentliche Auswertung erfüllt werden muß, daß immer diejenigen Abschnitte (z. B. immer der x-te Abschnitt mit einer Ordnungszahl gerechnet von Null an der Stelle des Eindrückens) ausgewertet werden muß und daß es auf keinen Fall dazu kommen darf, daß sich im Augenblick der Auswertung an der Stelle der Auswertung eventuell eine den gegebenen Abschnitt auch nur teilweise beschränkende Blase zeigt; um so weniger

darf ein Übergang in den Zustand eintreten, wenn z. B. der Nachbarabschnitt durchgemessen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung zur optischen Untersuchung der Flüssigkeitsproben zu schaffen. Dabei sollen die oben erwähnten Bedingungen erfüllt werden, insbesondere !,-die Bedingung, daß nach Möglichkeit nicht nur ein einziger Abschnitt, sondern der mittlere Teil dieses Abschnittes, der von den begrenzenden Blasen mit genügenden Reserven entfernt ist, gemessen wird. Diese Reserven sind insbesondere im Hinblick darauf notwendig, daß sich in den Räumen dicht vor und nach den Blasen in der Regel manchmal abgetrennte feste, flüssige oder gasförmige Teile anhäufen, und daß an diesen Stellen eine weit geringere Wahrscheinlichkeit eine völligen Homogenität, die praktisch die Voraussetzung für eine richtige Auswertung ist, besteht.

Diese Erfindung wird bei der Vorrichtung zur optischen Untersuchung von Flüssigkeitsproben dadurch gelöst, daß der Meßlichtstrahl zwischen der Lichtquelle und dem Lichtempfänger durch die Mitte jedes Probeschubes gerichtet und eine Strecke der Bewegung des Probenschubes nachgeführt wird und daß die Steuerung der Nachführung durch einen Lichtstrahl erfolgt, der einen Rand des Probenschubes erfaßt.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein die Lichtquelle, die Linsen und den Lichtempfänger umfassender photoelektrischer Abnehmer mit einer von einer Gewindezugspindel getragenen Gewinde-

mutter verbunden, wobei die Gewindezugspindel von einem durch den Abnehmer einschaltbaren Servomotor steuerbar ist.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, daß das Ende der Probenleitung in einen Raum mündet, in dem der Druck regulierbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein Schema, aus dem die Problematik und die Mittel zur Lösung zu erkennen sind,

F i g. 2 ein Detail der Vorrichtung und

F i g. 3 eine andere Einzelheit der Vorrichtung.

Die Erfindung wird an einem Analysator dargestellt, der zur Analyse eines Gemisches von Aminosäuren und ähnlichen Stoffen bestimmt ist.

Eine Pumpe 1 sichert den Durchlauf des Eluenten durch eine Kolonne 3, die mit der Pumpe 1 durch eine Leitung 2 verbunden ist. Das aus der Kolonne 3 durch eine Leitung 4 ausfließende Eluat wird mit dem Auswertereagens, z.B. mit dem Ninhydrinreagens vermischt, das mit einer Pumpe 5 gefördert wird und durch eine Leitung 6 in einen Mischknoten 7 gelangt. In diesen Mischknoten 7 oder in seiner Nähe mündet auch eine Leitung 8, welche die genau programmierten, gaskolbenbildenden Gasdosen mittels einer Pumpe 9 zuführt, welche beinahe augenblicklich die zugehörigen Dosen durch Einwirkung des Nockenmechanismus, dargestellt durch eine in Richtung des Pfeiles It sich drehende Nocke tO, austreibt. Das Eluat fließt durch die Leitung 4 in den Mischknoten 7 mit einer mehr oder weniger gleichmäßigen Geschwindigkeit; das Ninhydrin-Auswertereagens fließt durch die Leitung 6 in einzelnen voneinander abgetrennten Pulsen zu, am besten immer zwischen den Zeitpunkten, in denen die Gasblase durch die Leitung 8 in den Knoten 7 gedruckt wird. Das Erreichen eines solchen Standes liegt in der zugehörigen Synchronisierung der Pumpen. Das Reaktionsgemisch,' das sich aus den einzelnen voneinander durch Gaskolben abgetrennten Abschnitten zusammensetzt, wird durch eine Leitung 12 in den kapillaren Reaktor bzw. in eine Kapillare 13 zugeführt und strömt von dort nach der abgelaufenen Reaktion durch eine Leitung 14 in die eigentliche Auswerteeinrichtung, die in der F i g. 1 durch die die Wände der Durchflußauswerteeinrichtung darstellenden Doppellinie dargestellt ist. In der Darstellung sind die Abschnitte der Flüssigkeit 15 und die abtrennenden Blaskolben 16 gekennzeichnet.

Durch einzelne Punkte 17 ist das Zusammenballen der Abscheidungen in der Nähe einer der Blasen 16 angedeutet. Der mittlere Teil des Abschnittes 15, in dem die eigentliche Auswertung vor sich geht, ist durch eine Klammer 18 angezeigt; dieser Teil bewegt sich in der Weise, daß sich seine Mitte nach vorn oder rückwärts in der Richtung des Stromes bewegt, wie es durch einen Doppelpfeil 19 angedeutet ist. Die Auswerteleitung mündet entweder in einen freien Raum oder in einen abgeschlossenen Raum 20, in dem der Druck reguliert werden kann.

Die angeführte unerwünschte Bewegung des Teils 18 entsteht durch unkontrollierbare bzw. schwer in einer bestimmten Höhe zu haltende Einflüsse, wie z. B. durch eine geringe Änderung des Heizbades 21, das die Reaktionskapillare 13 auf einer erhöhten Temperatur hält. Auch geringe Änderungen der Temperatur können einen verhältnismäßig großen Einfluß auf die Größe der einzelnen Blasen und dadurch auch auf die Lage der Blasen 16 in Hinblick auf die Auswerteeinrichtung haben. Auch der äußere Druck kann den Druck in der Leitung beeinflussen und zwar einerseits durch die Verbindung mit dem Endteil der Auswerteeinrichtung und andererseits durch die Kompressionswirkung auf die Reaktionskapillare und die übrigen Leitungen, die gewöhnlich aus Kunststoff, welche einen niedrigen Elastizitätsmodul haben, hergestellt sind und die bei einem bestimmten Grad der elastischen Nachwirkung schwer kontrollierbare Eigenschaften zeigen.

Es ist klar, daß durch eine zweckmäßige Regelung des Druckes im Raum 20 eine Kompensation der angeführten schwer kontrollierbaren Einflüsse mit dem Ziel erreicht werden kann, daß der mittlere Teil 18 im Augenblick des Durchmessens des auszuwertenden Abschnittes in der gleichen relativen Lage gegen die Auswerteeinrichtung derart bleibt, daß durch die angeführte Regulierung des Druckes im Raum 20 die Blasen 16 bei einer unbeweglichen Auswerteeinrichtung immer an der gleichen Stelle sind.

Die gleiche Wirkung zum Erreichen einer relativen Unbeweglichkeit des mittleren Teils 18 des durchgemessenen Abschnittes und des Auswertefühlers kann dadurch erzielt werden, daß die Lage des Fühlers so geändert wird, daß diese im Augenblick der Messung den veränderlichen Lagen des mittleren Abschnittes 18 des durchgemessenen Abschnittes entspricht. Dies kann z. B. dadurch erreicht werden, daß die Lage der Blasen in bestimmten programmierten Augenblicken,

z. B. photoelektrisch festgestellt wird und die zugehörige Einrichtung die Lage dieser Blasen in den zugehörigen Augenblicken des Messens gemeinsam mit der Lageänderung des Auswertefühlers so sicherstellt, daß die oben angeführte relative Unbeweglichkeit des Fühlers gegen den Abschnitt erreicht wird. Dieser Fall ist schematisch in F i g. 2 dargestellt, die den Entteil der Leitung 14 mit der Auswerteeinrichtung zeigt. Die Lage der Blase 16, bzw. ihres rückwärtigen Meniskus, wird in den gegebenen Augenblicken durch den photoelektrisehen Fühler festgestellt, der im Prinzip aus einer Lichtquelle 22, einer Linse 23 und einer weiteren Linse 24 besteht, von denen die Strahlen auf einen Lichtempfänger 25 fallen. Ein elektrisches Signal 26 spricht darauf an, ob das Licht an der Stelle der Blase den flüssigen oder den gasförmigen Abschnitt trifft und wird nach bekannten Prinzipien durch eine Einrichtung 27 so ausgewertet, daß es durch die gestrichelt gezeichnete Verbindung 28 auf einen Servomotor 29 einwirkt, der eine Gewindezugspindel 30, auf der sich eine Gewindemutter 31 nach rechts oder links verschiebt, in Rotation versetzt. Dies erfolgt so, daß die oben angeführte Bedingung erfüllt wird, indem der mittlere Teil 18 des durchzumessenden Abschnittes mit der Lage des nicht eingezeichneten eigentlichen Fühlers, der die Bewegung gemeinsam mit der Schraubenmutter 31 vollführt, übereinstimmt.

Die F i g. 3 zeigt schematisch die Ergängungseinrichtung zur vorherigen Zeichnung. Ihr Zweck liegt darin, auch bei einer Bewegung des Abschnittes, bzw. der BIasen 16 die Blasen 16 bzw. zum Beispiel ihren rückwärtigen Meniskus in dauernder Raumkoinzidens mit dem photoelektrischen Fühler zu halten. Als Lichtquelle dient hier 2. B. eine durchleuchtete Platte 32 oder der Faden der Lampe, die entlang der Auswerteröhre 14 angeordnet ist. Das optische System ist in diesem Fall ergänzt durch ein rotierendes Vielkantprisma 33, das im Sinne des Pfeiles 34 mit einer solchen Geschwindigkeit rotiert, daß das Bild des rückwärtigen Meniskus

der Blase 16 auch bei ihrer Bewegung unbeweglich bleibt gegen das lichtempfindliche Element 25 nach der bildhaften Darstellung durch die Optik 24, die eventuell eine einfache Linse oder ein kompliziertes System sein kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur optischen Untersuchung von Flüssigkeitsproben, die in Form von einzelnen, durch nicht mischfähiges Material, z. B. Gas, getrennten Schüben durch eine Leitung bewegt werden, mit einer Lichtquelle und einem Lichtempfänger, mit denen die Absorption der Flüssigkeitsproben bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßlichtstrahl zwischen der Lichtquelle (22) und dem Lichtempfänger (25) durch die Mitte jedes Probeschubes gerichtet und eine Strekke der Bewegung des Probenschubes nachgeführt wird und daß die Steuerung der Nachführung durch einen Lichtstrahl erfolgt, der einen Rand des Probenschubes erfaßt.

2. Vorrichtung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß ein die Lichtquelle (22), die Linsen (23, 24) und den Lichtempfänger (25) umfassender photoelektrischer Abnehmer mit einer von einer Gewindezugspindel (30) getragenen Gewindemutter (31) verbunden ist, wobei die Gewindespindel (30) von einem durch den Abnehmer einschaltbaren Servomotor steuerbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende der Probenleitung in einem Raum (20) mündet, in dem der Druck regulierbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß entlang der Leitung (14) für die auszuwertende Flüssigkeit eine lichtdurchlässige Platte (32) angeordnet ist, und daß ferner ein von einem Antrieb mit gesteuerter Drehzahl bewegbares Spiegelprisma (33) vorgesehen ist für einen relativen Stillstand der gemessenen Stelle in der Leitung (14) bezüglich des lichtempfindlichen Elementes (25).