[发明专利]用于分析流体的装置和方法

说明书

实施方式提供了用于分析流体的装置和方法。用于分析流体的装置(10)包括：分光器‑混光器光学器件(12)，其被设计成空间混匀光学信号并将其分为至少两个空间分束；流通池(14)，其被设计成借助流体样本至少在光谱方面影响所述至少两个空间分束(15a；15b)。该装置还包括测量机构(16)，其被设计成测量所述至少两个空间分束(15a；15b)。

技术领域

实施方式涉及用于分析流体的装置和方法，尤其但不排它地涉及针对流体分析的概念，其提供对受流体影响的光学信号的空间混匀和分配。

背景技术

从传统技术领域中已知如下测量概念，借助光谱学来测量气体。例如出版物DE10315864 B4公开了一种常见的测量装置。该装置用于呼吸气混合物中的多种气体成分的浓度确定。在此装置中，(宽带)光源的光在穿过流通池(Flusszelle)/样本池(Küvette)前借助光学元件被集束，随后透射测量池，随后在一次分光后或多次分光后被分到至少两个接收器(一个参考信号和至少一个测量信号)。在这种情况下，在接收器之前设有相应的滤光元件，以使得仅光的期望波长部分被相应的探测器检测到。

从WO00/70330 A1已知一种类似的用于呼吸气分析的装置。在该装置中，宽带光源的光也在穿过流通池/细管(Kapillare)之前借助光学元件被集束，穿透测量池并随后直接被引导至接收器阵列(场布置)。在这里，也分别在接收器之前设置相应的滤光元件，以使得仅光的期望波长部分被相应的传感器元件检测到。

从出版物EP 1842040 B1已知另一个测量装置。在该测量装置中，(含宽带波长或多个波长的)光源的光在透射被测物之后借助衍射光学元件被聚焦到接收器。该衍射元件在这种情况下被设计成菲涅尔透镜形式。在该装置中，也可以将多个菲涅尔透镜同时布置在一个二维阵列中，其中，装置的每个透镜被设计成将一定波长聚焦到为此设置的探测器。在该装置中，未在各接收器元件之前设置附加的滤光元件，因为每个透镜分别被设计成其只分别将特定波长的光聚焦到特定的接收器元件。

在流通池/样本池之后的与波长相关的直接分光也从现有技术已知，参见文件DE102005002106 B3。在这种情况下，完全像在分光器中常见的那样借助衍射相位元件将测量光分配到不同的波长。通过同时设置折射聚焦元件，测量光被转向至阵列中的各个传感器元件/接收器。

图7示出了各种不同的已知测量结构，其分别具有光源100、光学器件110和样本池或流通池120。于是，测量光在经过滤光单元140a-d后利用接收单元130a、130b、130c、130d被测量。图7在上侧示出了现有技术的测量结构，例如像由文件WO00/70330 A1所公开的测量结构。从光源100射出的光借助合适的光学器件110被准直并透射流通池/样本池120。接着，测量光射到具有多个接收器元件130a-d和前置滤光元件140a-d的接收单元。图7在中间示出了具有棱镜元件150的结构，该棱镜元件将测量光经由两个滤光元件140a、b引导至两个光接收器130a、b。在图7的下方使用分光器(例如二色分光器)，以将测量光分配到两个光接收器。

在许多所述构造中可能出现的是，例如可能出现在流通池120的壁或窗处的污垢和/或冷凝物位于流通池120的透射区域中并同时削弱测量光分束的强度。但是，在适当选择波长选择性滤光元件的情况下可以通过将测量光分光来实现对由于脏污导致的光削弱所引起的测量误差的修正。为此，如此选择接收单元的测量滤光镜，即，使相应的分束不经受由流通池内的测量气体造成的光谱削弱，尽管接收单元检测到由于脏污影响而引起的光强变化。通过将其余测量通道归一化至该标准，可以对误差过大地测定的气体浓度进行修正。类似的影响可能由于流通池内流体浓度的局部波动或差异而引起。