[发明专利]用于光学确定测量介质的测量变量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于光学确定测量介质的测量变量的方法，其中，测量介质与指示剂或者混合指示剂产生接触。本发明此外涉及一种用于实施该方法的装置。

背景技术

这种方法对于光学确定特别是光度确定测量介质内的分析物的pH值或者浓度来说是已知的。在此方面通常使用指示剂，其吸收光谱或其发射光谱在利用确定的波长激发时在取决于所要确定的测量变量情况下改变。

在光度测定确定这些测量变量方面，一系列的干扰因素会对测量精确度产生不利影响。为保证高的测量精确度，因此测量信号的基准化具有重要意义。DE 103 16 685 A1例如公开了一种测量装置，用于光度测量测量溶液中化学物质的浓度，其中发射单元在至少两个波长范围内产生电磁辐射并反射到具有测量溶液的样品池内，其中，第二波长范围的电磁辐射用于参考目的。在此方面，电磁辐射在两个波长范围内以相同的行程通过样品池和测量溶液。这一点利用作为光源的双列发光二极管实现，对发光二极管这样进行控制，使其交替在两个波长范围内发出电磁辐射。如测量溶液的浑浊度或者测量溶液内溶解的异物或界面上，例如两个光路的光程内部窗口上的折射和反射等干扰影响据称按照这种方式得到消除。

EP 850 409 B1公开了一种方法，其中与测量介质产生接触且对分析物敏感的指示剂同时采用不同波长的两个调制信号进行激发。光信号的波长是从指示剂的激发光谱的两个不同范围中选取的，这两个范围以不同方式受所要探测的分析物浓度的影响。相应由指示剂发射的信号得到探测、解调，并从解调的发射信号的强度比中确定分析物的浓度。

受测量变量影响的信号强度与不受或者以不同程度受测量变量影响的信号强度的比率形成的这些方法称为比率测定法。在这些方法中，由于形成两个信号强度之间的比率，测量路径内指示剂浓度的降低(所谓的浸提或者“leaching”)和通过光化学反应的褪色(所谓的漂白或者“bleaching”)不影响测量结果。

因为在传统的比率测定法中两个信号始终分开进行检测，所以这些公知的方法需要两个分开的信号路径或者允许顺序检测信号的装置。作为选择如EP 850 409 B1中所介绍的那样，通过对两个入射的信号进行调制并为计值重新解调也可以将两个信号分开。这一点带来的是相应的仪器开支和/或者位置需求。

在G.Murtaza，J.M.Senior发表在Optics Communication 120(1995)，S.348-357上的文章“Dual wavelength referencing of optical fibre sensors”中，研究在具有光导纤维的传感器中使用比率测定法。该文章指出，该方法的测量精确度由此受到限制，即不同波长的两个光信号以不同的方式对环境影响产生反应，其中，特别是不同波长的两个光信号以不同程度的光学分量发射。这种效应的定量或者用于解决该问题的建议却没有介绍。

在EP 1000345 B1和B.Valeur，J.-C.Brochon(Eds.)发表在Springer Verlag Berlin Heidelberg 2001，S.257-274的文章“New Trends in fluorescence spectroscopy：application to chemical and life science”中的“Dual Lifetime Referencing(DLR)-a New Scheme for Domain Information”中提出一种光度测定法，用于确定试样中的测量变量，特别是分析物的pH值或者浓度。在此方面，两个指示剂利用单个波长的一个信号激发成冷光，其中，一个指示剂的冷光强度在取决于测量变量的情况下改变，而作为基准指示剂使用的另一个指示剂的冷光强度则不受测量变量影响。此外指示剂这样选取，使基准指示剂的冷光衰变时间明显长于受测量变量影响的指示剂的衰变时间。如果周期调制激发信号的强度，那么由于对测量变量敏感的指示剂和基准指示剂的两个冷光信号强度之间不同的衰变时间而形成相位差。总强度，也就是冷光信号的总和相对于基准(例如周期激发信号)具有取决于两个指示剂的冷光信号强度比的相位差并因此被用作所要确定的测量变量的量度。

通过使用基准指示剂，在该方法中也可以消除干扰影响。但这种方法只能用于冷光指示剂的适当组合，这些指示剂可以采用一种且仅此一种激发波长进行激发并附加具有冷光衰变时间的配合比率，以保证冷光信号的足够相位差。此外，所测量的信号取决于测量和基准指示剂的浓度或其浓度比率。如果一种指示剂更强地涉及浸提或者漂白，那么这导致测量精度的不利影响。