微型光度计的制作方法
【专利摘要】提供一种微型光度计。光度计（10）具有光源（16）、传感器（20）、液芯光导（18）以及用于要分析的液体（22）的至少一个端口（24），该液芯光导在光源（16）和传感器（20）之间限定光路并且要分析的液体（22）可以通过液芯光导被引导。用于要分析的液体（22）的端口（24）穿过光源（16）。
【专利说明】微型光度计
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光度计，该光度计包括光源、传感器、液芯光导以及用于要分析的液体的至少一个端口，该液芯光导限定光源和传感器之间的光路，并且该要分析的液体能够通过液芯光导被引导。
【背景技术】
[0002]该类型的光度计从现有技术可以被知晓并且用于分析液体。因为包含在液体中的物质的量对光在液体中的吸收有影响，所以借助于光度计，可以确定要分析的液体中的物质的浓度。
[0003]通常，要分析的液体被引入到对光透明的并通过来自外部的光源照射的容器中。由光源发出的光穿过容器的第一透光壁进入液体并且穿过要分析的液体。在发出的光已经穿过要分析的液体后，它通过该容器的第二透光壁从容器的相对侧离开容器，在这里，由检测发出的部分强度的检测器来检测光。基于光强度的变弱，可以在光度测定上获取液体中吸收物质的浓度的指示。
[0004]还知晓给予该容器薄且拉长的结构，从而形成充满要分析的液体的光导。为了避免在穿过要分析的液体的光束路径的过程中强度损耗，光通常被以合适的角度照射，使得照射的光以全反射的角度撞击在光导的壁上并且完全被反射。这需要光导的内壁具有比要分析的液体的折射率小的折射率。在这里适合于全反射的角度取决于光导壁的折射率和要分析的液体的折射率。
[0005]在从现有技术知晓的解决方案中，已经发现穿过透光容器壁的光的照射降低光强度的缺点。这使得不可能使用具有低光强度的光源或检测吸收物质的非常低的浓度，因为当穿过第一轴向容器壁进入时光强度变弱，该光强度对于这种检测是不足够的。
【发明内容】
[0006]因此，本发明的目的在于提供一种以更低的损耗工作并且提供准确的分析的光度计。
[0007]为了实现该目的，根据本发明提供一种光度计，该光度计包括光源、传感器、在光源和传感器之间限定光路并且要分析的液体通过其可以被引导的液芯光导，以及用于该液体的至少一个端口，用于要分析的液体的端口穿过该光源。本发明基于最小化或者完全地消除在穿过透光容器壁期间发生的强度损耗的基本思想。这通过将光源直接布置在容纳要分析的液体的区域中来实现。这样，在光源和要分析的液体之间没有使用导致光强度损耗的透光隔断壁。
[0008]在特别优选的实施例中，传感器包括用于要分析的液体的端口，该端口穿过传感器。利用要分析的液体直接地穿过传感器，这同样在传感器侧上提供低损耗情况，因为光变换的次数被最小化。
[0009]更具体地说，液芯光导包括与光源机械地连接的覆层。该覆层限定穿过液芯光导的液体的路径。此外，覆层优选由允许照射到液芯光导中的光被全反射的材料制成。为此，该覆层具有比液芯光导中的液体的折射率低的折射率。
[0010]优选地，该覆层被容纳在光源的支座中。这提供以下的优点:在光源和液芯光导之间具有低损耗连接，因为通过光源照射的光在没有出现光强度损耗的情况下被直接地发射到液芯光导中。
[0011]在一个特定实施例中，光源是LED，该LED具有被提供有用于要分析的液体的端口开口的塑性体。具有LED的形式的光源特别地有益，因为这提供了特别紧凑的光源。此外，LED具有限定的波长，并且此外它特别地高效。具有塑性体的结构是优选的，因为这产生可以容纳部分液芯光导的液体电阻光源。
[0012]优选地，LED包括定位表面。这使组装简化，因为平坦的定位表面允许LED在光度计中准确的定位。
[0013]特别地，端口开口在定位表面中打开。该表面特别适合于端口开口，因为它是平坦的表面，因此允许LED和端口开口以例如通过密封环的简单方式被密封在该表面处。
[0014]端口开口在该支座中有利地打开。这进一步地减少强度损耗并且提供保护不受到附加的散射光，因为所覆盖的液芯光导被容纳在该支座中，并且因此要分析的液体经由光源被直接引入到液芯光导中，其结果是:没有发生强度损耗，并且此外其它光源不具有影响。
[0015]该传感器优选是光传感器。因为传感器检测由光源发出的光，传感器是对发出的光作出响应的光传感器是有利的。
[0016]在优选的实施例中，光度计具有模块结构。这提供以下的优点:如果光度计的单个部件损坏或者需要为其它目的而改装，则可以交换它们。
[0017]更具体地说，光度计包括光源块和传感器块。例如，具有光源块和传感器块的光度计的双部件结构确保可以使用不同的光源。根据特定的应用需要，还可以交换具有设置在其上的传感器的传感器块。
[0018]在一个实施例中，光源块和/或传感器块由金属制成。于是，这两个模块是非常坚固的部件的形式，具有如下的优点:它们非常坚固并且对介质有抵抗力，根据应用场所可以是有利的。
[0019]根据又一个实施例，光源块和/或传感器块可以由塑料制成。由塑料制成的模块具有如下的优点:它们能够以非常低的成本(例如以注塑成型工艺)生产。
[0020]特别地，光源块和传感器块各自包括用于要分析的液体的端口。这确保要分析的液体能够在尽可能长的液体路径上被分析，因为这两个端口分别被布置为靠近传感器和靠近光源。
[0021]更具体地说，光源可拆卸地附接到光源块。因此，在不将光源块从光度计的其余部分分离的情况下可以简单并且快速地替换有故障的或者不正常工作的光源。此外，可以为了应用的特定的区域来交换光源，使得光度计可以被用于各种应用领域。
[0022]光源块优选包括用于液芯光导的保持钻孔。这样，液芯光导可以在光源块内被支撑。由于期望在液芯光导中进行全反射，液芯光导相对于光源的位置特别有关和关键。液芯光导相对于光源的位置由保持钻孔限定。
[0023]特别地，传感器可拆卸地附接到传感器块。例如如果传感器损坏或如果不同的传感器比先前的传感器更适合用于不同的应用的范围，这保证传感器可以被交换(可能需要)。这通常增加光度计的灵活性，因为光度计可以通过传感器的交换适应于各种应用领域。
[0024]优选地，传感器被装配在安装到传感器块的分离支持部内。传感器的分离安装允许传感器更加简单地被交换，因为在这种交换期间，完整的传感器块可以仍然与光源块连接，并且仅仅传感器的分离支持部需要被交换或者松开。
[0025]支持部可以利用优选是透明和自粘性的密封膜被安装到传感器块。因此，单个膜向传感器块提供液芯光导所需要的密封功能和用于紧固支持部的保持功能。
[0026]根据本发明的光度计通常具有30_的长度，该长度取决于液芯光导的长度，使得光度计也可以是20mm到IOOmm的长度。光度计还具有大约15mm的宽度和15mm的高度。据此显而易见的是:根据本发明的光度计是微型光度计(microphotometer),因为它的尺寸非常紧凑。
[0027]在特别优选的实施例中，光源和/或传感器至少部分地以注塑成型工艺制造。这提供以下的优点:能够以低成本来生产它们，并且在光源和/或传感器的制造期间，该端口可以已经被生成。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]根据以下的说明和附图，本发明的进一步的特征和优点将变得明显的，在附图中:
[0029]图1示出根据本发明的光度计在组装条件下的截面图；
[0030]图2示出如图1所示的根据本发明的光度计的分解图；
[0031]图3示出如图1和图2所示根据本发明的光度计在组装条件下的透视图；
[0032]图4示出根据前面的图的光源的透视图；以及
[0033]图5示出用于例示由光源发出的光穿过液芯光导的光路的图。
【具体实施方式】
[0034]图1示出包括光源块12和传感器块14的光度计10。光源块12包括光源16和液芯光导18。在组装条件下，液芯光导18从光源块12延伸直到传感器块14中。此外，传感器块14包括光电二极管形式的传感器20。
[0035]要分析的液体22被引导穿过液芯光导18 ;要分析的液体22经由光源块12中的端口 24进入液芯光导18，并且在穿过液芯光导18后，经由传感器块14上的端口 26离开液芯光导18。
[0036]光源16在这里被配置为发光二极管(LED)，并且包括光源16能够利用其被准确地定位在光源块12内的定位表面27。此外，光源16包括用于液芯光导18的支座28。液芯光导18具有与支座28机械地连接的覆层30。穿过光源16的支座28，光源16还包括用于端口 24的端口开口 32，借此要分析的液体22的流动路径部分地穿过光源16，同时端口开口 32被设置在光源16的定位表面27处。
[0037]与覆层30 —起，LED16构成能够以简单方式被交换的集成组件(详细参见图2)。
[0038]在传感器块14中，传感器20被设置在与传感器块14的主要部件可拆卸地连接的支持部34处。传感器块14还包括也设置在支持部34处并且被设置在传感器20的前面的光圈36。膜37被设置在支持部34和传感器块14之间。膜37被制作为透明的，特别是自粘性的。这样，传感器块14被密封。
[0039]这里，光度计10的工作原理如下:
[0040]根据本发明的光度计10分析要分析并且已经被引入到液芯光导18中的液体22，因为由光源16发出的光穿过具有包含在其中的要分析的液体22的液芯光导18并且撞击传感器20。参考图5详细地说明穿过液芯光导18的光路。
[0041]要分析的液体22经由入口 38被引入到光源块12中。要分析的液体22经由光源16的端口 24和端口开口 32进入光源16。入口 38和端口开口 32之间的转换利用密封圈33来密封。还设置在光源16的支座28中的是液芯光导18。因为要分析的液体22穿过其被引入到光源16中的端口开口 32也被设置在光源16的支座28中，所以要分析的液体22直接流入到液芯光导18中。因为用于要分析的液体22的端口 24直接通向光源16，要分析的液体22从而直接流过光源16。要分析的液体22然后经由由覆层30围绕的液芯光导18从光源块12流动到传感器块14中。从传感器块14，要分析的液体22可以流过端口 26并且最后在出口 40处离开传感器块14。
[0042]通常，也可以使入口 38和出口 40互换，使得要分析的液体22被引入传感器块14并且从光源块12离开。
[0043]虽然要分析的液体22存在于液芯光导18中,但是光源16发出同样穿过液芯光导18并且由传感器块14中的传感器20检测的光信号。参考图5来说明液芯光导18中的光波路径的原理。
[0044]因为要分析的液体22直接穿过光源16，在光度计10的所示的结构中，针对光强度的损耗特别低。此外，液芯光导18的覆层和液芯光导18在支座28内与光源16的连接确保存在于液芯光导18中的要分析的液体22被保护不受削弱该分析或由光源16发出的光的任何附加光源的影响。
[0045]作为在这里示出的实施例的替换例，例如从光源16和光源块12类推，传感器20也可以直接地设置在传感器块14上并且由密封圈来密封。
[0046]在另一特别优选的实施例中，在传感器块14上的端口被直接整合在传感器20中，作为其结果，从光源16类推，液芯光导18延伸穿过传感器20，从而最小化光转换的次数。在该实施例中，利用塑胶材料来制作光源16和传感器20并且，在这种情况下，在注塑成型处理中已经生成端口 24、26。
[0047]图2示出光度计10的分解图，其清楚地例示了光度计10的模块化结构。因此，光度计10可以被再划分为几个块或者功能元件。光源块12被示出，其包括用于光源16的定位表面27的接触面42。该接触面42和光源16的定位表面27允许光源被定位并且对准。光源块12还包括用于液芯光导18的保持钻孔44。液芯光导18被支撑在该保持钻孔44中，因此被准确地与光源16对准。
[0048]所示出的又一个模块是传感器块14，其被形成为允许其以基本贴合(form-fitting)的方式与光源块12连接。传感器块14还包括管道46，其也被设置为容纳液芯光导18。支持部34是传感器块14的部分；在示出的图中，支持部34被例示在与该传感器块14相距一段距离，因为它通常与传感器块14的主体部分可拆卸地连接。布置在支持部34的是与光源16和液芯光导18 —起形成光度计10的核心的传感器20。密封膜37被布置在支持部34和传感器块14之间。
[0049]在图2中还示出的是与光源块12 —起保护光源16的保护部件48。由于保护部件48，在安装条件下时，光源16可以被快速和简单地交换，这是因为为了自由地访问光源16，仅需要保护部件48被移除。这避免了完全地拆开光度计10来交换光源16和液芯光导的覆层30的需要。
[0050]还示出的是用于将光度计10的单个模块彼此固定的固定装置50。
[0051]图3示出在安装条件下的来自图2的光度计10。仅模块化结构的光度计10的各个模块从外部是可见的。在光源块12中，在这里，光源16的端部和多个凸出螺钉50之一可以从外部被看到；螺钉50例如可以用于将光度计10紧固在基板上。在光源块12上还可见的是用来保护光源16的保护部件48以及在安装条件下的固定装置50。具有布置在其上的支持部34的传感器块14在图3中从外部也是可见的。[0052]图4详细示出光源16。要分析的液体22通过其被引入光源16中的端口开口 32在这里清楚地可见。也可见的是容纳与覆层30 —起的液芯光导18、并且以这种方式建立与穿过光源16的端口开口 32的流体连通的支座28。除了发光功能之外，光源16因此作为液体端口 24和液芯光导18的连接元件，使得要分析的液体22可以经由光源16从入口 38被直接地引导到液芯光导18中。
[0053]图5不出例不液芯光导18内的光路的图。由光源16发出的光以特定的角度0 A 入射在覆层30的表面上，覆层30围绕液芯光导18。在选择覆层30的材料时，应该确保
该材料具有比流过液芯光导18的要分析的液体22的折射率低的折射率。这确保在特定的临界角9 I#时，由光源16发出的全部光被反射。在这里用于全反射的临界角0 I#取决于要分析的液体22的折射率na#和覆层30的折射率nss。
[0054]如果对于入射角e AIW|的以下条件能被满足，则发生全反射:
【权利要求】
1.一种光度计(10)，包括光源(16)、传感器(20)、液芯光导(18)以及用于要分析的液体(22)的至少一个端口(24)，所述液芯光导在所述光源(16)和所述传感器(20)之间限定光路并且所述要分析的液体(22)能够通过所述液芯光导被引导，其特征在于，用于所述要分析的液体(22)的所述端口(24)穿过所述光源(16)。
2.如权利要求1所述的光度计(10)，其特征在于，所述传感器(20)包括用于所述要分析的液体(22)的端口(26)，所述端口(26)穿过所述传感器(20)。
3.如权利要求2所述的光度计(10)，其特征在于，所述液芯光导(18)包括与所述光源(16)机械地连接的覆层(30)。
4.如权利要求3所述的光度计(10)，其特征在于，所述覆层(30)被容纳在所述光源(16)的支座(28)中。
5.如前述权利要求中任一项所述的光度计(10)，其特征在于，所述光源(16)是LED，所述LED具有设置有用于所述要分析的液体(22)的端口开口(32)的塑性体。
6.如权利要求5所述的光度计(10)，其特征在于，所述LED包括定位表面(27)。
7.如权利要求6所述的光度计(10)，其特征在于，所述端口开口(32)在所述定位表面(27)中打开。
8.如权利要求5至7中任一项所述的光度计(10)，其特征在于，所述端口开口(32)在所述支座(28)中打开。
9.如前述权利要求中任一项所述的光度计(10)，其特征在于，所述传感器(20)是光传感器。
10.如前述权利要求中任一项所述光度计(10)，其特征在于，所述光度计具有模块化结构。
11.如前述权利要求中任一项所述的光度计(10)，其特征在于，所述光度计包括光源块(12)和传感器块(14)。
12.如权利要求11或12所述的光度计(10)，其特征在于，所述光源块(12)和/或所述传感器块(14)由金属制成。
13.如权利要求11或12所述的光度计(10)，其特征在于，所述光源块(12)和/或所述传感器块(14)由塑料制成。
14.如权利要求11至13中任一项所述的光度计(10)，其特征在于，所述光源块(12)和所述传感器块(14)各自包括用于所述要分析的液体(22)的端口(38、40)。
15.如权利要求11至14中任一项所述的光度计(10)，其特征在于，所述光源(16)可拆卸地附接到所述光源块(12)。
16.如权利要求11至15中任一项所述的光度计(10)，其特征在于，所述光源块(12)包括用于所述液芯光导(18)的保持钻孔(44)。
17.如权利要求11至16中任一项所述的光度计(10)，其特征在于，所述传感器(20)可拆卸地附接到所述传感器块(14)。
18.如权利要求17所述的光度计(10)，其特征在于，所述传感器(20)被装配在安装到所述传感器块(14)的分离的支持部(34)内。
19.如权利要求18所述的光度计(10)，其特征在于，所述支持部(34)被利用密封膜(37)装配到所述传感器块(14)，所述密封膜(37)优选是透明并且自粘性的。
20.如前述权利要求中任一项所述的光度计(10)，其特征在于，所述光源(16)和/或所述传感器(20)至少部分地 以注塑成型工艺制造。
【文档编号】G01N21/01GK103575672SQ201310329310
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年7月31日 优先权日:2012年7月31日
【发明者】西里尔·赖特尔 申请人:比尔克特韦尔克有限公司