[发明专利]用于测量样品的散射的设备

说明书

本发明涉及一种用于测量样品(2)的散射的设备，该设备具有：用于接收样品(2)的散射辐射的至少一个第一散射接收器和第二散射接收器(16，17)；和至少一个成像元件(6)，经由所述成像元件，辐射能够到达至样品(2)并且从样品(2)到达至散射接收器(16，17)。根据本发明，第一散射接收器和第二散射接收器(16，17)设置在共同的平坦的或者至少近似球形弯曲的面(3)中，所述面垂直于成像元件(6)的光轴取向，其中第一散射接收器(16)构成和设置用于接收样品(2)的饱和的散射辐射，并且第二散射接收器(17)构成和设置用于接收所述样品(2)的线性的散射辐射。

技术领域

本发明涉及一种用于测量样品的散射的光学设备，所述设备具有：用于接收所述样品的散射辐射的至少一个第一散射接收器和第二散射接收器；和至少一个成像元件，经由所述成像元件，辐射能够到达至所述样品并且从所述样品到达至所述散射接收器。

背景技术

这类设备长期以来是已知的并且例如在分析、环境监控、质量监控和过程监控的领域上使用。折射在此用于检测折射率相关的物质(例如饮料中的糖)。从吸收中，从散射的微粒(例如牛奶中的脂肪)的弹性散射和从发荧光的物质(例如水中的荧光素钠)的非弹性的散射中产生吸收的物质(例如水中的芳烃)的信息。

DE 199 20 184 A1描述一种用于检测基本上不透明的样品的漫反射和镜面反射的设备。而DE 10 2004 018 754 A1描述一种用于测量基本上透明的样品的散射和吸收的设备。这两种设备共同地将辐射分散地射到成像透镜上并且平行地耦合输入到样品中。在透明的样品中，该耦合输入辐射到达设置在样品下游的反射镜并且被向回反射到传感器中。通过透镜，将穿过样品透射的该辐射成像到接收器上。在不透明的样品中，基本上从保护元件和样品边界面镜面反射的辐射在接收器上成像，所述辐射提供关于样品折射的信息。接收器和辐射源定位在共同的平面(辐射和接收平面)中。接收器和辐射源在此也能够是光波导的端面。接收器除了在朝样品的边界面处镜面反射的辐射外还由在其它边界面处(保护窗的内侧并且在透明的样品中经由反射镜的透射)镜面反射的辐射和样品的散射辐射加载。这是妨碍精确的折射测量的干扰。

因此，在US 8 355 121 B2中描述一种传感器方面的设备，所述设备允许同步地测量样品的折射、散射和吸收并且借助于上述设备消除折射测量的上述缺点。基本结构与上述设备类似。辐射源、透射接收器和散射接收器定位在辐射和接收平面中，所述辐射和接收平面位于透镜的焦平面中。另一散射接收器设置在单倍焦距之内并且设置在透镜附近以及设置在其光轴的外部。此外，在辐射和接收平面以及透镜之间定位另一辐射源(折射辐射源)。该折射辐射源同样位于透镜的单倍焦距内，设置在其光轴外部并且加载保护元件和样品。从保护元件和样品的样品侧的边界面镜面反射的辐射由另一接收器检测，所述另一接收器在传感器侧定位在透镜的光轴和单倍焦距外部。从传感器侧的、空气和保护元件的边界面镜面反射的辐射不射到接收器上从而也不干扰测量。射到折射接收器上的且干扰性的散射辐射借助由散射接收器测量的散射辐射来校正。与上述装置相比，就此能够在没有更大干扰的情况下确定折射。

在DE 10 2009 020 252 B4中使用用于测量荧光辐射的非常类似的传感器方面的设备，所述设备也描述基准辐射的测量。基准辐射在此是从激发辐射路径耦合输出的光子子流，所述光子子流与激发辐射的强度成比例。所述光子子流用于均衡辐射源的强度波动和漂移现象。在此，基准光子基本上经由附加地安装的辐射分配器导到光电子接收器(基准接收器)上。辐射分离器定位在辐射源和成像元件之间。

这类设备一方面由于确定唯一的测量过程中的多个光学变量的可行性而具有大的优势，即能够实现许多不同的且复杂的测量任务。另一方面，基本技术上的困难在于：系统的各个部件设置为，使得(i)部件本身不相互影响并且可能的外部影响(例如温度)为了简单校正的目的而均匀地作用到部件上并且(ii)为了可靠的数据解读的目的样品的散射辐射的消光之间的简单的数学关系是适用的并且不通过另一辐射干扰性地影响或者仅少量地通过另一辐射干扰性地影响所测量的辐射。如果这些点未充分良好地观察，那么这始终导致在检测样品折射和/或散射和/或吸收时的不精度。这限制了使用多样性。