[发明专利]分光计及流体分析系统

说明书

一种分光计，特别用于构建在流体‑分析系统的传感器模块(18)中，包括辐射源以及下述的限定光程或沿着光程布置的组件：用于待检查的流体的样品空间(26)，第一透镜(44)，衍射件(48)，第二透镜(50)，以及探测器(52)。在样品空间(26)与衍射件(48)之间设置限制孔径(46)，用于限制撞击到衍射件(48)上的射线束的有效直径。

技术领域

本发明涉及一种分光计，特别用于构建在流体-分析系统的传感器模块中。此外，本发明涉及一种具有这样的分光计的流体-分析系统。

背景技术

分光计在用于分析流体、特别用于分析(饮用)水方面具有重要意义，因为其使得可无接触地且在附加或不附加添加剂的情况下测量重要参数。对此，例如包括测量光谱吸收系数(SAC)，例如在254nm的情况下，或测量有机碳量(TOC)。

希望分析设备具有多个和/或可替换的传感器模块，传感器模块应是尽可能地小。然而，具有低成本组件(透镜、光栅和孔径)的分光计的紧凑结构具有缺点。问题特别在于，在其上呈现光谱的像场强烈成拱形。强烈成拱形是因为受限制的结构空间，其要求具有受限的焦距的透镜，且由此要求小的透镜半径。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种紧凑的分光计，具有改进的呈现光谱分辨率。

该目的通过本发明的分光计实现。

特别地，设置根据本发明的分光计用于构建在传感器模块中，且其包括辐射源以及下述的、限定光程或沿着光程布置的组件：样品空间，第一透镜，衍射件，第二透镜，以及探测器。根据本发明，在样品空间与衍射件之间设置限制孔径，用于限制撞击到衍射件上的射线束的有效直径。

关于从辐射源出发的光程，所述部件优选以给定的顺序被布置，其中，限制孔径位于第一透镜之前或之后，下文中还将进一步描述。当然，在不脱离本发明的框架的情况下，分光计还可包括其他部件。

独立于辐射源发出的射线的波长，下文中，概念“射线”和“光”同义使用。

用于容纳流体的器皿、介质通道或其他合适的容器的优选可被流体流动通过的内部空间可用作为用于待检查的流体的样品空间。

特别地，根据本发明的分光计的透镜是凸出透镜，即，具有正折射能力的透镜，优选为平凸透镜，其将平行的射线束转换成收敛的射线束。

特别地，考虑反射光栅、透视光栅或棱镜作为衍射件。

在垂直于光轴的平面中观察撞击到衍射件上的射线束的有效直径，其中，光轴例如通过被布置在辐射源与样品空间之间的进入孔径和第一透镜，或单独通过第一透镜被限定，且至少直至衍射件指明光程的主方向。更确切的说，在下述方向上的射线束的最大宽度视作为有效直径，独立于射线束是否圆形、椭圆形或其他形状地成形，在该方向上(若需要则在转向之后)分解成光谱分量。

本发明基于下述认识，即，即便在具有简单(低成本)部件的小分光计的情况下也可实现非常好的分辨率。根据本发明，限制孔径负责改进分辨率，其限制撞击到衍射件上的射线束的有效直径。如同对于每个常用的光学分光计中的那样，撞击到衍射件上的光，在借助于第二透镜被聚焦到对于相关的波长范围而光敏的探测器上之前，通过衍射件被拆分成其光谱色。限制孔径用于使得仅仅很窄的射线束撞击到衍射件上。由此，通过不可避免的像场拱形而决定的光学错误在探测器面中强烈减小，即，呈现的光谱的分辨率或清晰度明显改进。诸如彩色或球形像的其他成像错误也强烈减弱。

为特别在使用具有相对较大直径的第一透镜时实现分辨率的显著改进，在该情况下限制孔径的宽度应明显小于第一透镜的直径。

对于本发明的优选应用，证明有益的是限制孔径的宽度在0.1至1.5mm的范围中，优选在0.1至1.0mm的范围中。