DE20008622U1 - Sensorvorrichtung zur optischen Spektroskopie mit Temperaturfühler - Google Patents
Sensorvorrichtung zur optischen Spektroskopie mit TemperaturfühlerInfo
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Description
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Sensorvorrichtung zur optischen Spektroskopie mit Temperaturfühler
Beschreibung
In der chemischen Industrie wird in zunehmendem Maß die optische Spektroskopie zur online-Prozesskontrolle genutzt. Diese ist beispielsweise in der DE- 198 05 612 sowie den Artikeln von Garry Dotzlaw, Mark D. Weiss Chemical Engineering Progress Sept. 93 &rgr;. 42-45 und Workman, Infrared Spectrosc. 1, 221-245 (1993) näher beschrieben. Die über Spektrometrie erhaltenen Daten werden zur Einstellung der Prozeßparameter verwendet. Ein großer Vorteil der Spektroskopie im Bereich des sichtbaren Lichtes, der ultravioletten Strahlung und des nahen Infrarot ist dabei die Verwendung von Glas als Lichtleiter und Fenstermaterial. Über Glaslinsen oder -fenster, im Falle extremer Reaktionsbedingungen sind diese auch aus Saphir oder Diamant gefertigt, kann elektromagnetische Strahlung durch zu vermessende Stoffe geleitet werden. Die Leitung von der Strahlenquelle zum Meßort und vom Meßort zum Spektrometer zurück erfolgt über gläserne Lichtleiter. Im allgemeinen sind zwei prinzipielle Meßstellenkonstruktionen anzutreffen:
a) Die Substanz wird durch eine Meßküvette gepumpt. In den Wänden der Küvette befinden sich gegenüberliegende Fenster, durch die der Strahlengang verläuft. Die Küvette ist dabei Teil einer Rohrleitung, z.B. einem Bypass oder einer Tankleitung oder einfach nur ein Glasgefäß für Labormessungen.
b) Eine Immersionssonde (auch Tauchsonde genannt) wird genutzt. Bei dieser Meßstelle tritt der Meßstrahl durch das Ende des Sensors aus, durch das er auch in den Sensor gelangte. Gemessen wird an der Spitze der Sonde. Dort befindet sich der Meßspalt mit zwei gegenüberliegenden Fenstern (Transmissions sonde) oder nebeneinanderliegenden Fenstern mit gegenüberliegendem Spiegel (Transflexionssonde). Die Sonde kann durch eine Öffnung in einen Reaktor oder Rohr eingeführt werden.
Diese Messprinzipien und der Aufbau einer Immersionssonde sind beispielsweise in Prospekten der Firmen Hellma oder OKTec beschrieben.
Handelsübliche Immersionssonden sind in vielfältigen Anwendungsgebieten einsetzbar. Sie werden beispielsweise von den Firmen Hellma GmbH & Co, Glastechnische-Optische Werke, 79371 Mühlheim/ Baden und H& W, Optical Instruments GmbH, Wildenbruchstrasse 15,
BASF Aktiengesellschaft % **^00&Ogr;0296. *«0.&. 0050/51396 DE
0774 5 Jena und Firma OKTec vertrieben. Sie werden beispielsweise bei zahlreichen chemischen Prozessen zur on-line Erfassung relevanter Prozessparameter eingesetzt. Die so erhaltenen Ergebnisse dienen zur Prozessüberwachung und zur Prozesssteuerung. 5
Die Nutzung von Tauchsonden setzt eine sorgfältige Temperierung der Sonden bei der Vermessung von Proben voraus. Die optischen Eigenschaften der Sonde sind stark temperaturabhängig. Generell wird vor der Vermessung der Probe ein Referenzspektrum mit sauberer Sonde aufgenommen. Die Sonde wird vorher sorgfältig gereinigt und hat dann bei dieser Prozedur annähernd Raumtemperatur. Werden Proben mit unterschiedlicher Temperatur vermessen, muss die Sonde längere Zeit in die Probe eingetaucht bleiben, damit eine Angleichung der Temperatur der Sondenbauteile, insbesondere der optisehen Bauteile,, an die Proben tempera tür stattfinden kann. Hierfür wird immer eine großzügige Zeitspanne genutzt, da eine unzureichende Temperierung zu Fehlmessungen führen kann.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, diese Zeitspanne möglichst kurz zu halten und Fehlmessungen aufgrund ungenügender Temperierung auszuschließen. Weiterhin stellte sich die Aufgabe die Vorrichtung so zu verbessern, dass qualitativ verlässliche Messwerte wirtschaftlich und verfahrenstechnisch einfach erhalten werden können.
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Demgemäß wurde eine Sensorvorrichtung zur optischen Spektroskopie gefunden, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass die Tauchsonde für die optische Spektroskopie mit einem Temperaturfühler kombiniert ist, der elektrischer oder optischer Art (EP 984254) sein kann.
Der Temperaturfühler ist somit in der Lage, die Temperatur eines der optischen Bauteile, z. B. die eines Quarzfensters, zu erfassen.
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Es können handelsübliche Temperaturfühler in der Tauchsonde integriert werden. Dabei sind selbstredend die auftretenden Temperaturen bei der Auswahl zu berücksichtigen.
Die Erfindung wird an der Figur exemplarisch näher beschrieben.
In der Sondenschaft (1) ist eine Sensorvorrichtung zur optischen Spektroskopie mit Lichtwellenleitern (2) sowie ein Temperatursensor (3) eingebaut. Nahe dem Sondenspalt (4) sind die für Sonden zur optischen Spektroskopie üblichen optischen Bauteile (5) wie. Linsen und Spiegel angeordnet.
BASF Aktiengesellschaft 4 „»^00&agr;02&&dgr;. **0.&. 0050/51396 DE
Vorteilhafterweise ist die Messwertstelle des Temperatursensors (3) nahe dieser Anordnung der optischen Bauteile. Hierdurch wird konkret in unmittelbarer Nähe der Meßstelle zur optischen Spektroskopie auch die Temperatur gemessen. 5
Außer den Anschlüssen für die Lichtwellenleiter ist an der Sonde auch ein Anschluss für den Temperatursensor ausgeführt. Vorteilhafterweise befindet sich an Spektrometer oder am Spektrometerrechner ein Eingang für die Temperaturfühlersignale. Der Messwert wird dem Bediener des Spektrometers angezeigt, der genau zu dem Zeitpunkt, an dem eine Temperierung der Sonde stattgefunden hat, die Messung auslösen kann. Alternativ dazu wird der Messwert, der bei genügend langer Temperierung auch die Probentemperatur angibt, über eine elektronische Schnittstelle an das Spektrometer übertragen und mit dem Spektrum abgespeichert oder dazu genutzt, eine automatische Spektrenaufnahme bei einer vorher definierten Probentemperatur zu starten. Der Messwert kann auch dazu genutzt werden, eine auf die jeweilige Probentemperatur abgestimmte Auswertungsmethode zu wählen und auszuführen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet eine verläßliche Temperaturkontrolle nahe der Meßstelle für die optische Spektroskopie. Wartezeiten - ggf. mit einem Sicherheitszuschlag bis sich die Temperatur der Meßsonde an die Umgebungstemperatur angepaßt hat, können somit vorteilhafterweise auf das notwendige Minimum beschränkt werden.
Hierbei ist es weiterhin von Vorteil, dass zur Erfassung beider Meßwerte nur mit einer Sonde hantiert werden muss. 30
Darüber hinaus bietet die Vorrichtung auch Möglichkeiten zur Automatisierung, was die Durchführung der Messung weiter vereinfacht.
Claims (5)
1. Sensorvorrichtung zur optischen Spektroskopie, dadurch gekennzeichnet, dass die Tauchsonde für die optische Spektroskopie mit einem Temperaturfühler kombiniert ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der mit der Sensorvorrichtung verbundenen Auswerteeinheit ein Eingang für den gemessenen Temperaturwert vorhanden ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzeigevorrichtung den gemessenen Temperaturwert anzeigt.
4. Vorrichtung nach Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturwert über eine elektronische Schnittstelle gespeichert wird.
5. Vorrichtung nach Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturwert an eine Auswerteeinheit weitergeleitet wird, welche bei Erreichen einer vorgegebenen Temperatur die Spektrenaufnahme startet.
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7573023B2 (en) | 2005-01-21 | 2009-08-11 | Carl Zeiss Microimaging Gmbh | Arrangement and method for compensation of the temperature dependency of detectors in spectrometers |
| DE102011084386B4 (de) | 2010-10-14 | 2019-12-05 | Vaisala Oyj | Sensor zur Messung der Temperatur |
| US20240003758A1 (en) * | 2020-12-02 | 2024-01-04 | Heraeus Electro-Nite International N.V. | Method and system for determining a series of temperature values of a molten metal bath |
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-
2000
- 2000-05-13 DE DE20008622U patent/DE20008622U1/de not_active Expired - Lifetime
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