近紫外吸收光谱仪和使用该光谱仪的方法

专利名称：近紫外吸收光谱仪和使用该光谱仪的方法
技术领域：
本发明涉及测试液体样本的便携式吸收光镨仪，更具体地说，涉 及确定和监测溶液或流水或类似物中的化学制品，比如生物杀灭剂的 近紫外吸收光镨仪。
背景技术：
生物杀灭剂是一种在诸如农业、林业和蚊虫防制之类领域中使用 的，能够杀灭不同形式的活体的诸如农药之类的化学物品，它可以是 杀真菌剂、除草剂、杀虫剂、杀螨剂或灭鼠剂等等。生物杀灭剂也可 被添加到其它材料(一般是液体)中，以保护该材料免于生物侵扰和 生长。例如，某些类型的quats可被添加到池水或工业水体系中起除 藻剂的作用，保护水体免于藻类蔓延和生长。作为废水处理中的最后 步骤之一，可向水中添加低浓度的氯，作为杀灭微生物、藻类等的通 用生物杀灭剂。向水池等中添加次氯酸盐溶液会逐渐将次氯酸盐和氯 释放到水中。诸如二氯均三嗪三酮钠(二水合物或无水的)，有时称 为二氯，以及三氯均三溱三酮(有时称为三氯)的化合物更便于使用。 这些化合物在固态时是稳定的，可以粉状、粒状或片状形式使用。当 少量地加入到池水或工业水体系中时，氯离子水解脱离形成次氯酸 (HOC1)的剩余分子，所述次氯酸充当杀灭细菌、微生物等的通用 生物杀灭剂。氯代海因化合物也被用作生物杀灭剂。
饭店用清洁剂浸泡和洗涤烹饪器皿和银器，随后用水沖洗掉清洁 剂。之后，器皿被浸泡在消毒溶液中，用消毒溶液消毒。清洁剂是帮 助清洗的化合物，或者化合物的混合物。这样的物品，尤其是和水一 起使用的这种物品可包括具有几种性质的各种成分中的任意之一 "溶解"油腻和湿润表面的表面活性剂；擦洗磨料；改变pH从而影响
9其它成分的性能或稳定性，或者作为消除污垢的腐蚀性物质的物质； 中和"硬性"离子对其它成分的影响的水"软化剂"；用于漂白和破损污 垢材料的氧化剂；不同于表面活性剂的使污垢保持悬浮的材料；消化 污垢中的蛋白质、脂肪或碳水化合物，或者改进织感的酶；改进清洗 表面活性剂的发泡性，以稳定或减少泡沫的成分、表面活性剂或其他 物质，外加具有伴随去垢性的其它性质的成分，比如织物光亮剂，软 化剂等，以及颜料，香料等。也称为quats的季胺盐阳离子(QAC) 经常被用作消毒剂，具有结构为NR/的带正电的多原子离子，R是烷 基。不同于铵离子NH/本身和伯、仲或叔胺盐阳离子，季胺盐阳离 子永久带电，与其溶液的pH无关。通过与残余的清洁剂结合，消毒 溶液中的quats逐渐减少。为了保护公共卫生，对消毒溶液中的quats 浓度具有法定要求。公共卫生机构的检查人员巡视饭店，用一次性测 试用具或试纸进行测试，以保证饭店遵守浓度标准。如果未遵守浓度 标准，那么饭店会被罚款。目前，或者在使用一定次数之后，或者在 定期测试表明quats浓度低于标准之后，饭店处理消毒溶液。
需要一种自动并且经济地测试消毒溶液的quats浓度的设备和方法。
现有技术应用酸碱滴定法来测量quats的浓度，酸碱滴定法利用 在酸和碱之间发生的中和反应。首先，应用标准溶液冲洗滴定管，用 quats溶液冲洗移液管，用蒸馏水冲洗锥形瓶。其次，用移液管吸取 已知体积的quats溶液，并将其连同少量的指示剂一起置于锥形瓶中。 应用已知溶液将滴定管填充到其最大刻度。允许已知溶液从滴定管滴 入锥形瓶中。在此阶段，粗略地估计已知溶液中和quats溶液所需的 量。使已知溶液滴出滴定管，直到指示剂改变颜色为止，随后记录滴 定管上的值。这是第一滴定度，并应被从任何计算中排除(discluded )。 当所有quats都已反应之后，溶液将具有随酸和碱的相对强度而定的 pH。 quat指示剂呈deprotenated形式，从而带有负电荷。从而它与 quat (阳离子)结合形成络合物，所述络合物改变pH， pi电子的环 境，从而改变指示剂的颜色。随后，当所有quats都被滴定时，指示剂不再与quats结合，从而显示它们在正常ph 7溶液中的本来颜色 (紫色/蓝色和橙色，这形成灰色)。
存在用于量化QAC的浓度的其它技术。 一种技术是由Epton提 出的程序，所述程序涉及不互溶溶剂，通常氯仿和水中的染料转移。 诸如十二烷基硫酸钠之类的阴离子表面活性剂被用作滴定剂，阴离子
染料，例如亚曱蓝被用于指示当染料将颜色从一相转移到另 一相时的 滴定终点。由于其毒性的缘故，氯仿的使用受到阻碍，该技术通常不 用在现场应用中。Epton提出的初始方法参见S.Epton， Nature, 160， 795 ( 1947) S. Epton， Trans, Faraday Soc., 44， 226 ( 1948)。
另一种方法是利用四苯基硼酸钠的直接滴定。QAC抑制甲基橙 的酸色(红色)。四苯基硼酸钠的添加络合QAC,使染料颜色可见。 溴苯酚蓝在滴定终点表现出变成紫色的类似响应机制。
卣化物测定也被用于确定QAC浓度。QAC是具有带负电的反 荷离子，比如氯(周期表中的卤族元素)的阳离子分子。关于QAC 的一种这样的卣化物测定技术利用硝酸银从酸化QAC溶液沉淀氯化 物。在添加硝酸银之后过滤样本，并在存在硫酸铁铵(Volhard指示 剂)的情况下，用硫氰酸铵滴定滤出液直到首次出现粉红色为止。
MetrohmAG (专门研究离子分析的公司)描述一种采用表面活 性剂离子选择电极(ISE)的方法。ISE是通过仔细控制构成电极膜 的离子载体/增塑剂，为离子型表面活性剂优化的液体膜电极。由ISE 和参考电极产生的电位正比于样本中QAC的浓度，遵循Nernst方程 E-E'o+k'log (c)。在该方程中，k是比例常数，25。C下为59mV每 IO倍一价离子浓度。QAC的滴定可使用阴离子表面活性剂，比如十 二烷基硫酸钠作为滴定剂。滴定剂体积与ISE电压的关系曲线在滴定 终点产生拐点。
需要自动、经济、连续并且高灵敏度地直接测量/监测quats的浓度。
吸收光语学使用其中物质吸收的电磁光i脊的范围。在原子吸收光 谱学中，样本被原子化，随后使特定频率的光通过蒸气。在校准之后，通过Beer-Lambert定律，吸收量可与各种金属离子的浓度相关。该 方法可以是自动化的，并且广泛用于测量血液中的诸如钠和钙之类离 子的浓度。其它类型的光镨学不要求样本原子化。例如，通常对液体 样本进行紫外线/可见光(UV/Vis)吸收光镨分析，以检测分子含量， 通常对液体、半液体(骨剂或油脂)、干燥的或者固体样本进行红外 (IR)光i普分析，以确定分子信息，包括结构信息。紫外线-可见光 光语学或者说紫外线-可见光分光光度法(UV/VIS)涉及质子的光谱 学(分光光度法)。它使用可见光和近紫外(UV)和近红外(NIR) 范围中的光线。在该能量空间区域中，分子经历电子跃迁。
紫外光镨实质上是在紫外线范围中吸光率与波长的关系图(或曲 线)。类似地，对于指定的物种材料，比如quats，可获得消光系数￡ 与波长的标准关系图。这样的关系图可被有效地"浓度校正"，从而与 浓度无关。
测得的变量通常是光强度，不过也可以例如是偏振态。独立的变 量通常是光的波长，经常表示成几分之一米，不过有时也表示成和与 波长具有倒数关系的光子能，比如波数或电子伏成正比的单位。
当分子中的价电子从一个能量极激发到更高的能量极时，发生分 子电子跃迁。与这种跃迁相关的能量变化提供分子的结构信息，并确 定诸如颜色之类的许多分子性质。电子跃迁中所涉及的能量和辐射频 率之间的关系由Planck定律给出。溶液中的分子的电子跃迁极大地 取决于溶剂的种类，同时存在附加的向红迁移或向蓝迁移。
UV光i普学中使用的仪器被称为UV分光光度计。为了获得吸收 信息，样本被置于分光光度计中，并使一定波长(或者波长范围)的 紫外线透过样本。分光光度计测量有多少光线被样本吸收。进入某一 样本之前的光线的强度由1。表示。在光线透过样本之后剩余的光强度 用I表示。透光率为(1/1。)，它通常被表示成透光百分率(％T)。 根据该信息，确定样本对该波长的吸收率，或者作为波长范围的函数 确定样本的吸收率。高级的UV分光光度计能够自动进行测量。不过， 这样的UV分光光度计结构非常复杂，成本很高，并且通常笨重(不
12轻l更)，例如Beckman Coulter, Inc. ( Fullerton, CA )的DU Series 500 UV/Vis分光光度计。
尽管样本可以是液体或气体。通常称为比色皿的透明小池被用于
在分光光度计中保存液体样本。通过样本的光程从而是光所透过的小 池的宽度。简单(经济)的分光光度计使用比色皿形状的圆柱形试管， 不过更高级的分光光度计使用矩形比色皿，通常宽度为lcm。对于可 见光光谱学来说，可以使用普通的玻璃比色皿，不过紫外光谱学要求 由诸如石英之类的UV透明材料制成的特殊比色亚
U V吸收光i普学从未被应用于直接测量/监测消毒剂溶液中的 quats浓度。

发明内容
本发明的一个目的是测量抗菌、清洁、润滑或农药溶液中化学物 品的实际浓度。
本发明的另一目的是测量消毒溶液中抗菌剂、表面活性剂、润滑 剂或杀虫剂的实际浓度。
本发明的另 一 目的是测量溶液中清洁剂和抗菌剂的实际浓度。
本发明的另一目的是提供一种直接、自动、经济、连续并且高灵 敏度地进行上述测量的设备。
本发明的其他目的以及优点可以通过以下的详细描述而得出。


参考附图，根据下面的详细说明，本发明的上述和其它特征和特 点将变得更明显，附图中，相同的附图标记表示相同的部件，其中 图l表示本发明的紫外光谱仪的实施例的方框图。 图2表示消毒溶液(清洁剂的浓度为0)的吸收光谱的示例。 图3表示相同浓度的消毒溶液的吸收光谱变化(位于230nm波 长的最小位置的漂移)，所述消毒溶液具有不同浓度的清洁剂。
图4表示利用在从220nm到245nm的范围中的吸收最小值的位置得到样本中的清洁剂的百分率。
图5表示本发明的手持式紫外光镨仪的第一实施例的透视图。 图6表示本发明的紫外光镨仪的另一透视图。 图7表示本发明的紫外光镨仪的横截面图。
图8表示本发明的紫外光语仪中的印刷电路板的第二圆柱体一侧。
图9表示本发明的紫外光i普仪中的印刷电路板的第一圆柱体一侧。
图10A-B表示本发明的分别具有UV灯和UV LED的紫外光镨 仪的另一横截面图。
图IIA表示本发明的紫外光镨仪的顶视图。图IIB表示盖子被 移动打开以便更换紫外光谱仪中的电池。图IIC表示盖子滑离紫外光 语仪的外壳。
图12A表示紫外光镨仪的盖子的内部。图12B表示紫外光谱仪 的保护板的透视图。图12C表示紫外光谱仪的显示板的透视图。图 12D表示紫外光镨仪的显示板的另一侧。
图13表示本发明的手持式紫外光谱仪的第二实施例。
图14表示本发明的手持式紫外光i普仪的第三实施例，它在紫外 光镨仪的UV分离系统中应用可变波长UV滤光器。
图15表示本发明的手持式紫外光谱仪的第三实施例，它在紫外 光镨仪的UV波长分离系统中应用四片式UV滤光器。
图16表示本发明的手持式紫外光谱仪的第四实施例，它应用离 轴抛物面反射镜作为紫外光镨仪的第一和第二圆柱体中的聚焦装置。
图17A表示本发明的两件式紫外光语仪2000的透视图。图17B 表示结合化学消毒和UV消毒的消毒系统。图17C表示传感器单元107 的横截面图。图17D表示正在利用蒸馏水进行定期零位调整的系统 2000。在每个清洁程序之后进行所述定期的零位调整进程。
具体实施方式
为了自动、连续并且高灵敏度地直接测量/监测quats的浓度， 本发明使用光傳仪测量在近UV (380-200nm波长)范围内quats的 吸收性质。紫外(UV)辐射被细分成近UV (380-200nm波长)和极 短或真空UV ( 200-10nm)。当考虑UV辐射对人体健康和环境的影 响时，UV波长的范围通常被细分成UVA (380-315nm)，也称为长 波或"黑光"；UVB ( 315-280nm )，也称为中波；和UVC ( <280體)， 也称为短波或"杀菌的"。本发明的近UV光谱仪的设计使得能够测量 感兴趣的斑点，比如quats的独特/标志性近UV光镨。
图1表示本发明的紫外光i普仪的实施例的方框图。紫外光镨仪 1000 (尺寸为60mmx35mmxl80mm)具有控制器1,包括具有灯电 源7A的紫外光源7、分析池9、 UV波长选择器10的传感器单元。紫 外光源7发出光线透过具有供测试的溶液，比如消毒溶液的分析池。 紫外光源7可以是气体放电灯，比如汞灯，氘灯，金属蒸汽放电灯， 或者在200nm-320nm的波长范围内发光的一个或多个发光二极管。 最好，紫外光源7可以是主线(main line )大约位于254nm的低压汞 灯(BHK Inc，Claremont CA的型号SCD70-9025-01 )或者诸如氪 气体放电灯(Hile Controls in Florida的Part No.002405-002 )之类的 UV灯。发光二极管(Photon Systems, Inc., Covina, CA的型号UV LED-255)可被用作光源。可选的，使用额外的紫外检测器7B来监 测紫外光源7的强度。
分析池9可以是样本池，流动池或开放(open path)池。紫外 (UV)选择器10具有UV阵列检测器10-1和光学聚焦装置8，光学 聚焦装置8包括刻线式衍射光栅或者全息衍射光栅，或者可变波长线 性干涉滤光片或者几个干涉滤光片。控制器l包括在控制器单元中， 所述控制器单元将来自UV阵列检测器10-1的输出信号变换成在 200nm-320nm范围中的两个或更多波长的吸收值或光强度。通过计算 从约230nmn到约320nm的两个或更多波长的吸收值方面的差异，得 到消毒溶液中的杀菌剂或清洁剂的实际浓度。控制器单元还包括电源 2，存储器3，显示器4，键盘5和可选的通信装置6。电源2可以是电池，来自挂壁式变压器的直流(DC)电或者交流电，例如，9V， 400mA。 UV阵列检测器10-1可包括UV光电二极管，UV光电倍增 器，CCD阵列或者光电二极管阵列。
图2表示(清洁剂浓度为0的)溶液中从50ppm到400ppm的 Ecolab Inc. (St.Paul， Minnesota)的OASIS 146 MULTI誦QUAT SANITIZER⑧的吸收光i普的示例。OASIS 146是烷基二甲基千基氯化 铵和二炕基二甲基氯化铵的混合物。所述烷基单元指的是从8到20 个碳单位变化的碳链。Oasis 146 quat用于对抗绿脓杆菌，金黄色葡 萄球菌和猪霍乱沙门氏菌。图3表示相同浓度100ppm的OASIS 146 MULTI-QUAT SANITIZER⑥的吸收光语变化(位于230nm波长的最 小位置的漂移)，所述OASIS 146 MULTI-QUAT SANITIZER⑧具有 不同浓度的Ecolab Inc.的Pan Max Ultra Liquid Dish Detergent #19270。
图4表示利用在从220nm到245nm的范围中的吸收最小值的位 置得到样本中的清洁剂的百分率。图4中的校准曲线的数学公式如下
y=178.16 x-14.608 x2+0.5726 x3-0.0081 x4
其中—清洁剂的浓度，ppm ^"消毒剂的浓度，ppm
x-(最小值的位置，nm國230薩)
图4上的％是用％表示的清洁剂与消毒剂的比值，而不是浓度的 %。例如，lppm的清洁剂和100ppm的消毒剂将得到1%的比值。作 为另一示例，2ppm的清洁剂和200ppm的消毒剂将得到相同的1%的 比值和吸收最小值的相同位置。
本发明利用包括下述步骤的方法测量抗菌、清洁、润滑或农药溶 液中化学物品的实际浓度(1)提供具有样本室的紫外光谱仪，其 中紫外光谱仪包含发出波长从约200纳米到约320纳米的通过具有消 毒溶液的小池的光线的紫外光源，样本室，具有检测器的紫外光色散 系统，将来自UV检测器的输出信号变换成对于从约200纳米到约320 纳米的两个或更多波长的吸收值或光密度的控制器；(2)提供包含 化学物品的液体或气体介质，其中所述化学物品是产生所需的抗菌、清洁、农药或润滑作用的一种或多种药剂；(3)使用紫外光镨仪测 量从约200纳米到约320纳米的两个或更多波长的吸收光镨；(4) 程控控制器计算对于从约200纳米到约320纳米的两个或更多波长的 吸收值，即光密度的差值；(5)利用计算的对于从约200纳米到约 320纳米的两个或更多波长的吸收值的差值，以及关于已知浓度的药 剂得到的校准常数，确定抗菌剂、表面活性剂、农药或润滑剂的实际
浓度。例如，当使用汞灯时，可根据下面的方程式评估样本浓度Cquat:
Cquat=2852'Z ( s ) (l-0.042.Z ( s ) 2)
Z ( s ) = ( D254 ( s ) -2.62'D280 ( s ) +1.62'D296 ( s ))
￡)2540) = log
A80O) = log
是254纳米波长下的光密度, 是280纳米波长下的光密度, 是296纳米波长下的光密度,
"254 (o)， "28。(0)和"296(0)是在零位调整期间，在254纳米、2S0纳米 和296纳米波长下紫外线信号的强度，"254(小"28。(》和"296(5)是在测量 样本溶液期间，在254纳米、280纳米和296纳米波长下紫外线信号 的强度。
对于氪灯或氘灯，最佳方程式如下所示 Cquat=2450' ( D259 ( s ) -D275 ( s )
其中Cquat是化学物品的实际浓度，"259W=l0g
259、
是在259纳
米波长下的光密度，"275 ("=log
"275 (0) t/275
是在275纳米波长下的光
密度，"259(0)和^/275 (0)—零位调整期间，在259纳米和275纳米波长下 紫外线信号的强度，"259 (》和"275 (+-测量样本期间，在259纳米和275 纳米波长下紫外线信号的强度。在一些实施例中，可以使用另一组波 长，例如260纳米和264纳米。只是出于举例说明的目的表示了两个 或三个波长方程式。氪灯、氘灯或另 一宽波段UV光源可用于从约220 纳米到约320纳米的UV范围中的吸收数据。从220纳米到270纳米
17范围中的吸收率表现出QUAT吸收率方面的特定峰值(图2)，从约 270纳米到约320纳米的范围允许评估用于从测量结果中减去背景评 估值的背景线的位置，以便从QUAT测量中消除浊度或其它组分的影 响。
图5表示本发明的手持式紫外光镨仪1000的第一实施例的透视 图。紫外光镨仪1000包括外壳11，具有显示光镨仪状态、最后测量 的结果和当前选择的校准的显示器13的盖子12, "START，，按钮14， "ZERO，，按钮15， UV光束的输出窗口 16，以及分析区17。 "START" 按钮14被按下，每次新的按压将进行新的测量。按下并保持"START，， 按钮14会关闭紫外光镨仪1000。 "ZERO"按钮15被按下以改变校准。 紫外光谱仪1000在存储器中具有几种不同的校准，每种校准包括测 量对于包含QUAT的特定产品的UV吸收率。例如，两种产品Oasis 144和Oasis 146具有不同的成分组成和成分浓度。紫外光谱仪1000 能够被编程测量260納米和264纳米的UV信号，并使用相同的方程
式计算浓度。C—M.fbgf^] —l0g^4^，其中"26。W， "264(刁是测
量期间的UV信号，"26。(0)， "264 (0)是零位调整期间的UV信号。Ai是 保存在存储器中的校准常数。对于Oasis 144来说，A产A"4-1794,对 于Oasis 146来说，ArA146=4500。按下并保持"ZERO，，按钮15启动 紫外光语仪1000零位调整。对于零位调整来说，紫外光谱仪1000应 被放入水中，以便关于设计的光谱仪范围中的所有波长，测量紫外线 信号的初始强度水平，随后将其保存在存储器中。
图6表示本发明的紫外光谱仪1000的另一透视图，图6表示了 用于接收出自输出窗口 16并越过分析区17的UV光束的输入窗口 18， 用于更换电池的维修螺丝19,以及用于在出厂校准期间松开盖子的安 全螺丝20。
图7表示本发明的紫外光镨仪1000的横截面图。在外壳11内， 存在印刷电路板21，三个AA电池22，电池托架23，焊接到印刷电 路板21上的电池接点24,第一圆柱体25，第二圆柱体26，以及UV 波长选择器34。图8表示印刷电路板21的第二圆柱体一侧，图9表示印刷电路板21的第一圆柱体一侧。
第一圆柱体2容纳第一棱镜27和UV光源7。第一棱镜27具有 带两个端面的圆柱体形状。在一侧，端面垂直于圆柱轴。另一端面(斜 边)倾斜45。。该端面被抛光并镀铝。第一棱镜27使其斜边面朝上。 使第一圆柱体25与电源52隔绝，电源52通过连接第一圆柱体25和 屏蔽板54的接地线53向光源7供电，屏蔽板54被焊接以便在位置 54接地。电源52 (图10)容纳在金属屏蔽板52-1 (图9)中，向光 源7供电。图9还表示了连接显示器13与印刷电路板21的显示器连 接器49,都焊接到印刷电路板21上的控制器芯片50和存储器芯片 51。如图8-9中所示，第一圆柱体25放入一对圓柱体固定器31中， 所述一对圆柱体固定器31利用圆柱体固定器螺丝32被组装在印刷电 路板21上。形成螺紋孔33，以便将螺丝32组装到印刷电路板21上。
第二圆柱体26容纳第二棱镜57 (形状与第一棱镜27相同)， 透镜28-l、 28-2，第一隔离物29(外径8mm，内径7mm，长度18mm 的圆管)，第二隔离物30 (外径8mm，内径7mm，长度5mm的圓 管)。透镜28-l，第一隔离物29，透镜28-2和第二隔离物30顺序沿 第二圃柱体26的轴线排成直线。如图8-9中所示，第二圆柱体26放 入另一对圆柱体固定器31中，所述另一对圆柱体固定器31也利用其 它圆柱体固定器螺丝32被组装到印刷电路板21上。第二圆柱体26 与光语仪框架35连接，光谱仪框架35具有覆盖于其上的光谱仪盖板 48以及波长调节螺丝40。图8还显示了电池托架23，连接电池22和 印刷电路板21的三个电池接点24。
UV波长选择器34包括入射狭缝36，球面镜37 (尺寸 14mmxl4mm )，衍射光栅38(尺寸12.7mmxl2.7mm,Edmund Optics, Inc., Barrington， NJ生产的NT43-750型)，以及检测器阵列39 (包 括128个元件,尺寸10.3mmxl5.3mm， Melexis Microelectronics System, Concord, NH生产的MLX90255-BAR型)。入射狭缝36 也对称地与第二圆柱体26的轴线对准。检测器阵列39的接收面被布 置成垂直于第二圆柱体26的轴线。球面镜37的中心与第二圆柱体26的轴线对准，而其底部被布置成与第二圆柱体26的轴线成20。角。衍 射光栅38的中心对应于球面镜37的中心，以致衍射光栅38在不同 的角度下反射不同波长的UV光，从而在检测器阵列39上形成线性 光镨。检测器阵列39中心对应于衍射光栅38的中心，以便将从220 纳米到360纳米的UV波长定位于检测器阵列39上。UV光从光源58 发出，由透镜28-3聚焦，由第一棱镜27反射，随后通过输出窗口 16, 分析区17，输入窗口 18，随后由第二棱镜57反射，从而通过第一隔 离物30，透镜28-l，第二隔离物29，透镜28-2,随后进入UV波长 选择器34。在UV波长选择器34内，UV光通过长2-5mm，宽0.05 的入射狭缝36，随后被球面镜37反射到衍射光栅38，以便衍射到检 测器阵列39。通过从外部调整调节螺丝40，衍射光栅38的角度位置 被改变。衍射光栅38的微小旋转改变UV波长在检测器阵列39上的 位置，从而影响检测器阵列39的读出。透镜28-l和透镜28-2,皮加工 成不同的形状。透镜28-1在入射狭缝26上产生光源的图像，透镜28-2 在球面镜37上产生透镜28-1的图像。
图7还显示盖子12的橡胶垫圏41与外壳11的盖板12紧密配合， 以保证电池和盖子12中的接点弹簧之间的恰当接触。显示器13包括 显示板43，三个电池弹簧接点61，两个按钮44 (分别用于接收来自 "START，，按钮14和"ZERO"按钮15的压力)，LCD屏45，显示窗 口 46和4呆护板47。
图IOA表示本发明的紫外光镨仪IOOO的另一横截面图。图10A 还表示了用于更换电池的维修螺丝19，用于在出厂校准期间松开盖子 12的安全螺丝20，用于收集来自UV灯58的光线并将其聚焦到分析 区17中的透镜28-3，第三隔离物55(直径8mm，长度18mm的圆管)， 第四隔离物56 (直径8mm，长度13mm的圆管)，UV灯58，用于 将UV色散系统34组装到印刷电路板21上的组装螺丝59，以及显示 线缆60。 UV灯58可以是气体放电UV汞灯，或者氘灯(Heraeus NoblelightLLC， Duluth， GA的DTM 6/10型)，或者脉沖氙灯。
图10B表示本发明的紫外光谱仪1000的另一实施例的横截面图。代替屏蔽的电源52和UV灯58,使用UV LED-255。它被放置 在第三隔离物25-2中，第三隔离物25-2被固定在第一圆柱体55-2内。 在每次测量期间，UV LED只工作5-10秒，随后被关闭以增大其寿命。 作为UV光源，UV LED比气体放电UV汞灯更便利，因为它在低电 压下工作，消耗的功率小于0.2瓦，并且允许提高信噪比的高频调制。
图IIA表示本发明的紫外光镨仪1000的顶视图。显示器13显 示"Oasis 146 155ppm"。在盖子12上，在"START，，按钮14的上下方 印刷有"MEASURE，，和"START"，在"ZERO，，按钮15的上下方印刷 有"CALIBR，，和"ZERO"。通过松开维修螺丝19，盖子12内的一对保 护板锁定件64能够沿着外壳11的盖板42上的一对对应盖板滑动槽 63滑动，以致盖子12能够被移动打开，以便更换电池22，如图11B 中所示。通过松开安全螺丝20,盖子12内的保护板锁定件64能够滑 出外壳11的盖板42上的盖板滑动槽63，以致能够从外壳11完全打 开盖子12，如图11C中所示。在出厂组装之后用柔軟的硅化合物盖 住安全螺丝20，以便只允许经过授权的厂家修理。在开启盖子的过程 中，显示线缆60保持被连接状态。图IIC还显示用于将盖板42固定 在外壳11上的一对盖板螺丝62，以及盖板42上的容纳穿过盖板42 的显示线缆60的开口。
图12显示盖子12的内侧，包括显示线缆60，电池弹簧接点61， 一对保护板锁定件64，用于保护板47的组装螺丝66，用于维修螺丝 19的螺紋孔67，用于显示线缆60的开口 68，用于电池弹簧接点61 的开口 69。图12B表示保护板47的透视图。图12C表示从包括显示 板43，瞬时按钮44， LCD屏幕45，显示线缆60，以及将与图9中的 印刷电路板21上的连接器49连接的线缆连接器70的顶部的显示板 43的透视图。图12D表示显示板43的另一侧。
图13表示本发明的手持式紫外光谘仪1000的第二实施例，它具 有用于散射测量的附加检测器。图13A-B显示布置在外壳11内的第 一圆柱体25和第二圆柱体26之间的用于散射测量的第二 UV检测器 71。 UV检测器71布置在第三窗口 72上方，第三窗口72在位于UV传输路径上的输出窗口 16和输入窗口 18之间的分析区17的正上方， 从而接收来自分析区17的散射辐射。本实施例测试样本溶液的浊度， 从而补偿浊度对消毒剂检测结果的影响。补偿的浓度值Ccomp可用 下面的方程式计算
Cc謹p—Cmeas画Kt'Ut ( S )
Cn^s是未补偿的输出浓度值。Ut (S)是在未知样本的测量期间
的浊度通道输出(来自UV检测器71的放大信号)。
《="^f^是补偿系数，其中c自(4)是未被补偿的输出浓度值， ",(z;)是当校准溶液的浊度为Tst，消毒剂浓度为0时，在校准期间浊 度通道的输出。通常，消毒溶液的浊度不会超过10 NTU。应利用浊 度从1 NTU-10 NTU的标准浊度溶液，分别地对于每个光傳仪得到补 偿系数Kt。
所述实施例允许补偿浊度影响，还允许设置由于过度污染，相关 的浊度水平较高，而应放弃消毒溶液的触发点。通常广泛采用的浊度 测量标准规范有两种国际标准 ISO 7027 ( Water quality-Determination of Turbidity, International Standard, Third Edition, 1999-12-15 )和USEPA 180.1 ( Nephelometric Method 2130 B， Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 1989 )。这两种方法都测量相对于入射光的光路以90。散射的光的强 度。例如，在美国专利No.6836332描述了 一种测试浊度的方法，该 专利作为参考包含于此。
图14表示本发明的手持式紫外光谱仪1000的第三实施例，该实 施例在UV分离系统34中应用线性可变波长UV滤光器76 (尺寸 10mmx50mm ， Ocean Optics , Inc. ， Dunedin ， FL生产的型号 LVF-UV-HL ( 230-500nm))。该实施例用平面镜74，散光镜(环 形镜)75，可变波长UV滤光器76， 一对UV滤光器底座77，线性检 测器阵列78和入射光阑79代替图7中的入射狭缝36，球面镜37， 衍射光栅38和检测器阵列39。两个UV滤光器底座77将可变波长 UV滤光器76组装在印刷电路板21上。入射光阑79对称地与第二圆
22柱体26的轴线对准。线性检测器阵列78的接收面被布置成与第二圆 柱体26的轴线垂直。平面镜74的中心与第二圆柱体26的轴线对准， 而其底部被布置成偏离第二圆柱体26的轴线20°。散光/环形镜75的 中心对应于平面镜74的中心，以致平面镜74将UV光从入射光阑79 引导到散光镜(环形镜)75,散光镜(环形镜)75将来自圆形入射光 阑的光线变换成线性检测器阵列78的感光面上的直线(line)。线性 检测器78的中心对应于散光/环形镜75的中心，以致UV光通过线性 可变波长UV滤光器76，到达线性检测器阵列78。可变波长UV滤光 器76具有从230纳米-320纳米的波长范围和接近20纳米的带通。
UV光从光源7发出，由透镜28-3聚焦，并由棱镜27反射，随 后通过输出容器16,分析区17和输入窗口 18,之后被第二棱镜57 反射，从而通过第一隔离物30,透镜28-1，第二隔离物29，透镜28-2， 随后进入UV波长选择器34，与图7中所示的实施例一样。在UV波 长选择器34内，UV光通过开口直径3mm的入射光阑79，随后被平 面镜74 (尺寸14mmxl4mm)反射到面对可变波长UV滤光器76， 从而面对线性检测器阵列78 (等同于图7中的检测器阵列)的散光/ 环形镜75 (尺寸25mmxl4mm的环形，在平行于印刷电路板的平面 中，曲率半径接近70mm，在垂直平面中，曲率半径接近23mm)。 通过从外部调整调节螺丝40，散光/环形镜75的位置被改变，从而影 响将UV光聚焦在线性检测器阵列78的表面上。
图15表示手持式紫外光谱仪1000的第三实施例。第三实施例用 不透光的壁81，正透镜82，四个滤光器(尺寸12.7mm，由Lambda Research Optics, Inc., Costa Mesa, CA生产)，以及五个UV检测 器(尺寸9.1mm，由Photonic Detector Inc.， Camarillo， CA生产的 型号PDU-C105-Q)，代替图14中的平面镜74、散光镜(环形镜) 75、可变波长UV滤光器76、 一对UV滤光器底座77以及线性检测 器78。四个滤光器包括45。角的在288nm下具有最大透射的第一滤光 器83, 45。角的在296nm下具有最大透射的第二滤光器85， 45°角的 在312.5nm下具有最大透射的第三滤光器87,以及45。角的在365nm下具有最大透射的第四滤光器89。每个滤光器可以是干涉滤光器，所 述干涉滤光器具有放在两个半反射涂层之间的薄的透明隔离物，以便 利用多次反射和干涉来选择窄的频带。五个UV检测器包括用于测量 288nm下的UV强度的第一 UV检测器84，用于测量296nm下的UV 强度的第二 UV检测器86，用于测量312.5nm下的UV强度的第三 UV检测器88，用于测量365nm下的UV强度的第四UV检测器卯， 以及用于测量254nm下的UV强度的第五UV检测器91。
第一滤光器83的中心与第二圆柱体26的轴线对准，而第一滤光 器83的主体被布置成偏离第二圆柱体26的轴线45°。第二滤光器85 被布置成与第一滤光器83平行，其中心对应于第一滤光器83的中心。 正透镜82的主体被布置成垂直于第二圆柱体26的轴线，其中心对应 于第二滤光器85的中心。第三滤光器87被布置成与第二滤光器85 垂直，其中心对应于第二滤光器85以及正透镜82的中心。第四滤光 器89被布置成与第三滤光器87平行，其中心对应于第三滤光器87 的中心。四个滤光器和正透镜82由不透明壁支承，以保持相对位置。 五个UV检测器被布置成与相应的滤光器成45°角，其中心对应于相 应滤光器的中心。
在UV波长选择器80内，UV光通过入射光阑79，如图"中一 样，随后部分透过第一滤光器83到达第一UV检测器84,部分被反 射到第二滤光器85。到达第二滤光器85的UV光随后部分透过第二 滤光器85到达第二UV检测器86，部分被反射到第三滤光器87。第 二滤光器85反射的UV光通过正透镜82被聚焦到检测器91。 UV光 到达第三滤光器87，随后部分透过第三滤光器87到达第三UV检测 器88，部分被反射到第四滤光器89。 UV光到达第四滤光器89，随 后部分透过第四滤光器89到达第四检测器90，部分被反射到第五光 学检测器91。对于不同的光电二极管来说，来自光学检测器的输出信 号是不同的，因为光源中强度分布不均匀。每个光源具有各自的前置 放大器，各种放大视来自特定检测器的信号电平而定。光学检测器可 以是商业上可得到的光电二极管。图15的实施例的组件比图14的实施例多，不过成本较低，因为 光电二极管比线性检测器阵列78便宜。另外，光电二极管和滤光器 比图14中的组件更易于相互定向。不过，光电二极管和滤光器只是 对于特定的样本溶液相互定向。图15的实施例不能如图7和14的实 施例那样适合于其它样本溶液。对于待分析的不同成分，组装一组特 定的滤光器。具有光电二极管和滤光器的实施例变型的总精度和灵敏 度比图14中描述的实施例高5-10倍，传感器能够和低强度的UV光 源一起工作。这是可能的，因为入射光阑79和光学检测器84、 86、 88、 90、 91的敏感区可为几个平方毫米，其中入射狭缝36和检测器 阵列39或78的一个对应元件通常小于0.5平方毫米。
图16表示本发明的手持式紫外光镨仪1000的第四实施例，本实 施例应用离轴抛物面反射镜作为第一和第二圆柱体25、 26中的聚焦 装置。本实施例分别用第一抛物面反射镜92和第二抛物面反射镜93 代替图7中的第一和第二棱镜27、 57，并且分别用第一平面窗口 94 和第二平面窗口 95代替图7中的输入窗口 16和输出窗口 18。在本实 施例中也不需要三个正透镜28-l、 28-2、 28-3(示于图7、图10和图 14中)和隔离物30、 29、 55、 56 (示于图7和图10中)。这使得实 现本实施例的光学器件和机制更便宜。本实施例组装更容易，因为离 轴抛物面反射镜92和93能够永久地粘结到圆柱体26和26中。其调 整更容易，因为带有第二离轴抛物面反射镜93的圆柱体26可被旋转， 直到获得最大信号为止，并且随后能够被圆柱体固定器31固定。
图17A表示本发明的两件式紫外光镨仪2000的透视图。所述两 件式实施例具有壁式安装控制器单元99和浸入传感器单元107。壁式 安装控制器单元99包括用作与图11中描述的手持式紫外光谱仪的对 应组件类似的显示器100， "START，，按钮100,以及"ZERO，，按钮102。 壁式安装控制器单元99还包括电源连接器103， RS-232连接器104， 传感器连接器105和与传感器单元107连接的传感器线缆106。不同 于图7中描述的具有输入窗口 16和输出窗口 18的手持式紫外光谱仪， 传感器单元107只具有输入窗口 108，而UV光源被浸入消毒室109
25中的消毒液IIO中，如图17B中所示。图17B表示结合化学消毒和 UV消毒的消毒系统。在本实施例中，UV光源不仅用于测试消毒液 IIO中的清洁剂残余量，而且用于杀灭消毒液IIO的微生物，比如细 菌。在系统2000中，安装在消毒室109的侧壁上的带有UV灯的石 英套筒的组合件111供给UV光。在顶灯和输入窗口 108之间留出 10mm-30mm的距离115，以保留分析区114。消毒室109具有保护用 户免受危险的UV辐射的盖子113。盖子113具有供线缆106和促动 器112之用的密封开口。促动器112便于在测量过程中，安全地将零 位调整室转入转出分析区114,而不打开盖子113。 UV灯111产生高 水平的UV辐射，以致在没有足够防护的情况下不能使用UV灯lll。
UV能量穿透外部细胞壁，通过细胞体，破坏细胞的DNA，阻止 复制。UV处理不会对水的化学性质产生改变；除了能量之外什么也 不会增加。灭菌的微生物不从水中被除去。UV消毒不会除去水中的 溶解有机物、无机物或者微粒。紫外辐射的灭活度直接与对水施加的 UV剂量有关。所述剂量(UV光强度和暴露时间的乘积)是以每平方 厘米的微瓦秒(nws/cm2)为单位测量的。多数UV单位被设计成在 一年的连续操作之后提供大于30000jiws/ciT^的剂量。注意UV不会有 效地消毒有些生物(多数真菌，原生动物及蓝氏贾第鞭毛虫和隐孢子 虫的孢囊)，因为它们需要更大的剂量。
图17C表示传感器单元107的横截面图。传感器单元107包括 传感器外壳116，传感器盖子117, UV光束输入窗口108，应变消除 装置(strain relief) 120，传感器线缆106，环氧配合件(fitter) 122, O形环123，螺丝124，橡胶塞125，传感器印刷电路板126， UV波 长分离系统127，波长调节螺丝132，用于安装螺丝的螺紋孔133。 UV波长分离系统127类似于图7中的UV波长分离系统34，包括入 射狭缝128，限制视角的光阑129，全息衍射光栅130,平面镜131和 检测器阵列134。 UV灯137位于其中的石英套筒136被置于输入窗 口 108下方，以保留分析区114。
图17D表示正在进行利用蒸馏水的定期零位调整进程的系统2000。在每次清洗进程之后进行定期零位调整进程。首先通过管子152 使零位调整室139充满水，用零位调整室插塞141堵住零位调整室 139，随后用安装托架153固定零位调整室139，不过允许转动。在零 位调整进程中，零位调整室可随着促动器112在石英套筒136和传感 器单元107之间的位置转动。零位调整室139具有柔性侧壁，以使其 尺寸适应石英套筒136和传感器单元107之间的实际尺寸。零位调整 室139具有一对直径从10mm到25mm的光学窗口 140。来自UV灯 137的UV光通过蒸馏水到达狭缝128。所有波长的信号被测量并保 存在存储器中，以便计算测量期间的光学密度。随后将零位调整室139 转出分析区114。
紫外光镨仪能够外部传送和接收数据，并且可以远程控制。紫外 光镨仪可附属于用于控制混合、分配或释放表面活性剂，抗菌剂，杀 虫剂或润滑剂到表面上或者空气中的工具或施放装置。
本发明可用于控制化学物品的混合、分配或应用，以制备并将清 洁、抗菌、润滑或杀虫成分分配到表面上或者空气中。
本发明可用于根据测量的表面活性剂，抗菌剂，杀虫剂或润滑剂 的浓度(或其缺失)中断或终止混合器，分配器或者施放器的操作。
本发明可用于监测清洁、抗菌、杀虫或者润滑过程，以确定所述 试剂是否存在于所述过程中或者从所述过程中被除去。
本发明可用于为安全起见，在混合、生产、包装、运输(卡车、 轮船、飞机、小汽车)和存储区中测量或监测清洁、抗菌、杀虫或润 滑化学物品、组合物和产品。
本发明可用于测量或监测处理和冷却水(包括但不限于冷却塔、 水槽、纸浆和纸张加工、石油钻探)中的表面活性剂或抗菌剂。
本发明可用于监测排放物和废水中的表面活性剂或抗菌剂，所述 排放物和废水包括(但不限于)源自车辆清洗、食品和饮料加工、洗 衣店、器皿清洗、表面清洁、水池消毒、飞机卫生间处理、无菌包装 的排放物和废水。
本发明可用于测量或监测饮用水，包括(但不限于)市政水处理和供水系统，水管线路，瓶装水，齿状线路的饮用水中的表面活性剂 或者抗菌剂。
本发明可用于测量或监测液相或气相中的抗菌剂，以便调整或适应。
本发明可用于评估或监测清洁、抗菌、杀虫或润滑组合物中的成 分的兼容性，或者与包装材料的材料相容性。
本发明可用于测量或监测工艺中表面活性剂，抗菌剂，杀虫菌或
润滑剂的浓度作为输出分量(out of product)指示符。
本发明可用于通过测量或监测表面活性剂或抗菌剂的浓度的变
化，监测清洁或抗菌过程。
本发明可用于测量或监测流动水体和静止水体(包括但不限于
湖、水库、河流和小溪，池塘，矿泉，喷泉，再生水)中表面活性剂、
抗菌剂、杀虫剂或润滑剂的浓度。
本发明可用于在用在液相和气相分离和净化中的过滤膜的清洁 和抗菌处理中，测量或监测表面活性剂或抗菌剂，所述过滤膜包括但 不限于乳制品加工、渗析、废水处理，淤泥处理，水净化，气体的 净化和分离中使用的那些过滤膜。
本发明可用于测量或监测抗菌剂在食品、食品接触面和非食品接 触面上的施用。
本发明可用于测量和监测润滑剂对表面的施用。
本发明可用于测量和监测表面活性剂或抗菌剂对无菌包装的施用。
上面说明了本发明的原理、优选实施例和操作模式。不过，意图 保护的本发明并不局限于公开的特殊实施例。这里说明的实施例是对
本发明的举例说明，而不是对本发明的限制。在不脱离本发明的精神 的情况下，可以做出各种变化和改变，并且可以釆用等同的方案。因 此，应当包含落入权利要求中限定的本发明的精神和范围内的所有这 样的变化、改变和等同物。
权利要求
1、一种UV吸收光谱仪，包括外壳、控制器和传感器单元，所述传感器单元包括紫外光源，分析池或者流动水或气体介质中的分析区，以及包括UV检测器的UV波长分离器，其中处于200-320纳米波长范围中的紫外光从光源发出，经分析区到达波长分离器，控制器将来自UV检测器的输出信号转换成关于所述波长范围中的两个或更多波长的吸收值或光密度，计算所述吸收值或光密度之间的差值，利用关于已知浓度的化学物品得到的校准常数和所述吸收值或光密度之间的差值，确定溶液中的化学物品的浓度。
2、 按照权利要求1所述的UV吸收光镨仪，其中所述化学物品 是杀虫剂。
3、 按照权利要求1所述的UV吸收光镨仪，其中所述溶液是消 毒溶液，所述化学物品是quat。
4、 按照权利要求1所述的UV吸收光镨仪，其中紫外光源是气 体放电灯，汞灯，氘灯，金属蒸汽放电灯， 一个或多个发光二极管。
5、 按照权利要求1所述的UV吸收光i普仪，其中紫外光源是主 线位于约254纳米的低压汞灯，或者氪气体放电灯。
6、 按照权利要求1所述的UV吸收光镨仪，还包括用于监视紫 外光源的强度的另 一紫外检测器。
7、 按照权利要求1所述的UV吸收光镨仪，其中所述分析池是才羊本池、流动池或开放池。
8、 按照权利要求1所迷的UV吸收光镨仪，其中外壳包括容纳 UV光源和将UV光源发出的光线引向并聚焦到分析区的第一光学装 置的第一圆柱体，容纳UV检测器和将通过分析区的光线引向并聚焦 到UV检测器的第二光学装置的第二圆柱体，第一圆柱体和第二圆柱 体的轴线被布置成永久平行于分析区中的光传播路径。
9、 按照权利要求8所述的UV吸收光镨仪，其中第一光学装置 包括第一棱镜，第二光学装置包括第二棱镜、两个透镜和两个隔离物。
10、 按照权利要求8所述的UV吸收光镨仪，还包括用于测量浊 度的另一个UV检测器，所述另一个UV检测器被置于外壳内，介于 第一圆柱体和第二圆柱体之间，并且在分析区的正上方，从而接收来 自分析区的散射辐射。
11、 按照权利要求8所述的UV吸收光谱仪，其中UV波长分离 器还包括一个刻划光栅或全息衍射光栅，或者一个可变波长UV线性 干涉滤光器，或者多个UV干涉滤光器。
12、 按照权利要求11所述的UV吸收光谱仪，其中UV波长分 离器包括入射狭缝，球面镜，以及刻划衍射光栅。
13、 按照权利要求12所述的UV吸收光i脊仪，其中入射狭缝对 称地对准第二圆柱体的轴线，UV检测器的接收面被布置成与第二圆柱体的轴线垂直， 球面镜的中心与第二圓柱体的轴线对准，而球面镜的底部被布置 成偏离第二圆柱体的轴线20°，衍射光栅的中心对应于球面镜的中心，以致衍射光栅以不同的角度反射不同波长的uv光，从而在uv检测器上形成线性光傳。
14、 按照权利要求1所述的UV吸收光镨仪，其中控制器包括在 控制器单元中，所述控制器单元包括电源、存储器、显示器和键盘。
15、 按照权利要求11所述的UV吸收光镨仪，其中UV检测器 是线性检测器阵列，UV波长分离器包括平面镜，散光镜/环形镜，可 变波长UV滤光器， 一对UV滤光器底座，以及入射光阑。
16、 按照权利要求15所述的UV吸收光镨仪，其中入射光阑对 称地对准第二圆柱体的轴线，线性检测器阵列的接收面被布置成垂直于第二圆柱体的轴线， 平面镜的中心对准第二圆柱体的轴线，而平面镜的底部被布置成 偏离第二圆柱体的轴线20。，散光镜/环形镜的中心对应于平面镜的中心，以致平面镜将UV 光从入射光阑引向散光镜/环形镜75，散光镜/环形镜75将来自圆形入 射光阑的光线变换成线性检测器阵列的敏感区上的直线。
17、 按照权利要求8所述的UV吸收光谱仪，其中UV波长分离 器包括透光壁，正透镜，四个滤光器和四个附加的UV检测器。
18、 按照权利要求17所述的UV吸收光镨仪，其中所述四个滤 光器包括45°角的在288nm下具有最大透射的第一滤光器，45°角的 在296nm下具有最大透射的第二滤光器，45。角的在312.5nm下具有 最大透射的第三滤光器，以及45。角的在365nm下具有最大透射的第 四滤光器，其中所述五个UV检测器包括用于测量288nm下的UV强度的第一 UV检测器，用于测量296nm下的UV强度的第二UV检测器，用于 测量312.5nm下的UV强度的第三UV检测器，用于测量365nm下的UV强度的第四UV检测器，以及用于测量254nm下的UV强度的第 五UV检测器。
19、 按照权利要求17所述的UV吸收光语仪，其中每个滤光器 是干涉滤光器，它具有置于两个半反射涂层之间的薄的透明隔离物， 以便利用多次反射和干涉来选择窄的频带。
20、 按照权利要求18所述的UV吸收光谱仪，其中第一滤光器 的中心与第二圆柱体的轴线对准，而第一滤光器的主体被布置成偏离 第二圆柱体的轴线45°,第二滤光器被布置成与第一滤光器平行，其中心对应于第一滤光 器的中心，正透镜的主体被布置成垂直于第二圆柱体的轴线，其中心对应于 第二滤光器的中心，第三滤光器被布置成与第二滤光器垂直，其中心对应于第二滤光 器的中心以及正透镜的中心，第四滤光器被布置成与第三滤光器平行，其中心对应于第三滤光 器的中心，五个UV检测器中每一个都被布置成与相应的滤光器成45°角， 其中心对应于相应滤光器的中心。
21、 按照权利要求8所述的UV吸收光镨仪，其中第一和第二光 学装置包括离轴抛物面反射镜。
22、 按照权利要求1所述的UV吸收光镨仪，还包括传感器连接 器，其中控制器包括在壁式安装的控制器单元中，传感器单元是浸入 到消毒室中的浸入传感器单元，传感器连接器连接在控制器单元和传 感器单元之间。
23、 按照权利要求22所述的UV吸收光镨仪，还包括置于消毒 室的侧壁上的UV灯的石英套管组合件，用于进行UV消毒。
24、 按照权利要求1所述的UV吸收光镨仪，其中UV检测器是 UV阵列检测器，包括UV光电二极管，UV光电倍增器，CCD阵列 或者光电二极管阵列。
25、 一种测量溶液或流动水或气体介质中的化学物品浓度的方 法，包括提供具有样本室的近UV光镨仪，紫外光i普仪包含发出在 200-320纳米的波长范围中的光线的紫外光源，包括UV检测器的UV 波长分离器以及控制器；将液体或气体介质放入样本室中；利用紫外光镨仪测量所述波长范围中的两个或者更多波长的值 或光密度；程控控制器以计算所述吸收值或光密度的差值，利用关于已知浓 度的化学物品得到的校准常数和所述吸收值或光密度的差值，确定样 本室中的化学物品的浓度。
26、 按照权利要求25所述的方法，其中所述溶液是消毒溶液， 化学物品是清洁剂，控制器根据下述方程式进行计算和确定y=178.16.x-14.608 x2+0.5726 x3-0.0081 x4其中—清洁剂的浓度,ppm T "^消毒剂的浓度,ppmx-(最小值的位置，nm画230nm)%是清洁剂与包含在消毒溶液中的消毒剂的比值。
27、 按照权利要求25所述的方法，其中UV光源是汞灯，控制 器根据下述方程式进行计算和确定C賴产2852争Z ( s ) (l-0.042 Z ( s ) 2)<formula>formula see original document page 7</formula>是254纳米波长下的光密度, 是280纳米波长下的光密度, 是296纳米波长下的光密度,其中"254(0)， "28。(0)和[/296 (0)是在零位调整期间，在254纳米、280 纳米和296纳米波长下紫外线信号的强度，"254(》，"28。(》和[/296(》是在 测量期间，在254納米、280纳米和296纳米波长下紫外线信号的强 度。
28、按照权利要求25所述的方法，其中UV光源是氪灯或氘灯， 控制器根据下述方程式进行计算和确定 Cqua产2450' ( D259 ( s ) -D275 ( s )其中Cq^是化学物品的实际浓度，'^。0)"是在259纳米波长下的光密度， <formula>formula see original document page 7</formula>是在275纳米波长下的光密度，"275 CO,"，(o)和仏"(o)是在零位调整期间，在259纳米和275纳米波长下 紫外线信号的强度，"259(刁和"275 (》是在测量期间，在259纳米和275纳米波长下紫外 线信号的强度。
29、按照权利要求25所述的方法，还包括测量液体或气体介 质的浊度，以及补偿浊度对确定的化学物品浓度的影响。
30、按照权利要求29所述的方法，其中控制器根据下述方程式 计算补偿的浓度值Ccomp:Cm^是未补偿的输出浓度值， Ut (S)是浊度通道的输出《=%^是补偿系数，其中c自&)是未被补偿的输出浓度值， C/,(7j是当校准溶液具有已知浊度Tst，消毒剂浓度为0时，在校准期间浊度通道的输出。
31、 按照权利要求25所述的方法，还包括利用UV光对样本 室消毒。
32、 按照权利要求25所述的方法，还包括监测紫外光源的强度。
全文摘要
UV吸收光谱仪，包括外壳、控制器和传感器单元，所述传感器单元包括紫外光源、分析池或流动水或气体介质中的分析区，以及包括UV检测器的UV波长分离器。处于200-320纳米波长范围中的紫外光从光源发出，经分析区到达波长分离器，控制器将来自UV检测器的输出信号转换成关于所述波长范围中的两个或更多波长的吸收值或光密度，计算所述吸收值或光密度的差值，利用关于已知浓度的化学物品得到的校准常数和所述吸收值或光密度的差值，确定溶液中的化学物品的浓度。
文档编号G01N21/33GK101449144SQ200680052321
公开日2009年6月3日 申请日期2006年12月5日 优先权日2005年12月20日
发明者A·菲利普晨柯, C·欧文, E·托克图夫, K·M·森维勒, P·R·克劳斯, P·施玲 申请人:埃科莱布有限公司