浊度计的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及用于测量液体样品浊度的浊度计。
【背景技术】
[0002]常规的浊度计通过投射光束穿过包含液体样品的试管而确定悬浮在液体样品中的固体颗粒的浓度。光检测器检测被悬浮固态颗粒散射的与光束轴线成直角的光的量。如果光检测器检测在圆周的单个部分中散射的光，光检测器的信号是相对低的。
[0003]US 2012/0170137 A1描述了不同的圆形反射镜和棱镜布置，其同轴地围绕液体样品试管以将在整个圆周上径向散射的光引导到光检测器。这些装置可导致显著增加的信/噪比。然而，除了对试管内的液体样品浊度的局部不均匀性非常敏感之外，这些布置一般对整个光学布置的几何不准确性非常敏感。
【发明内容】
[0004]本发明的一个方面是提高浊度计测量和确定液体样品浊度的总体准确性。
[0005]在一个实施例中，本发明提供了一种浊度计，用于测量在样品试管中的液体样品的浊度，所述样品试管包括用于将样品试管定位在限定的试管位置上的试管接收装置。光源在样品试管中产生平行光束。环形45°收光镜(collecting mirror)围绕样品试管。所述环形45°收光镜被布置成与光束同心。散射体与环形45°收光镜同心地布置。散射光检测器布置为接收被散射体散射的光。环形45°聚光镜(concentrat1n mirror)与环形45°收光镜同轴地布置。环形45°聚光镜围绕散射体，并且与环形45°收光镜光学相对地布置。
[0006]详细说明
[0007]根据本发明的浊度计设置有用于将样品试管定位在限定的试管位置上的试管接收装置。浊度计一般可设计用于浊度的连续测定，因此试管被固定在限定的试管位置上，并且液体样品流经该试管。浊度计能够可选地设计为使用可更换试管，所述可更换试管在插入到浊度计时已经充满了液体样品。试管接收装置规定了试管或多或少精确地定位在确定的容器位置上，而且规定了光束透过其进入试管的透明试管壁部被定位在限定角度上，例如，相对于所述光束轴成直角。
[0008]光源产生被引导到试管内的光束。光束本身是平行的，并可以例如是由激光二极管产生的单色激光束。试管内的激光束的直径不应太小，并且可以例如具有几毫米的直径，诸如，3mm的直径。
[0009]收光镜被布置为围绕试管，并设计为与试管中的光束轴线同心地布置的环形45°收光镜。收光镜并不一定完全地围绕试管，但是可以例如被布置为360°完全地围绕试管。收光镜轴向地反射或多或少径向地来自液体样品的散射光，并且更精确地说，来自反射穿透试管内的液体样品的光束的光的固体颗粒。收光镜不一定由单面镜限定，而是可选地通过有两个或多个镜面的镜体限定，因此，镜体例如通过五棱镜限定。
[0010]分离的聚光镜与收光镜同轴并光学相对地布置。聚光镜也被设计为环形45°反射镜，使得来自收光镜的或多或少轴向的光流被聚光镜径向向内反射到通过光束和收光镜限定的光轴内。在收光镜与聚光镜之间的光流限定圆柱形环。聚光镜并不一定完全地在圆周方向上封闭，但是能够例如被完全封闭。这两个反射镜都可以例如限定圆锥形和环形的封闭镜面。类似于收光镜，聚光镜可以通过具有两个或多个镜面的镜体限定。
[0011]聚光镜围绕散射体，散射体是固体。散射体在由收光镜限定的横向平面上与收光镜同心地布置。散射体是半透明的，但由此对光源的光既不是完全透明的，也不是完全不透明的。散射体的散射特性可以例如在散射体的整个体积上是均匀的。被收光镜反射的光沿径向向内穿透散射体，使得此光被散射体在所有方向上漫射并散射。散射体例如可以在其整个长度是圆柱形的。散射体可以例如由一种类型的乳白玻璃或均匀填充有散射颗粒的塑料物质组成，所述散射颗粒可以是微型颗粒。塑料物质可以是PMMA或其它高度透明的物质。颗粒可以例如是磷酸钙、氟化物、氧化锡、氧化钛或其他合适的颗粒粉末。颗粒尺寸应该在由光源产生的光的波长的范围内和/或在光检测器的灵敏度波长的范围内，例如在1.0至5.0 μ m的范围内。
[0012]散射光传感器被布置并被设置为接收被散射体散射的光的一小部分，所述光是在光传感器的方向上轴向地散射的。光传感器可以例如直接连接到所述散射体，以将传输损失减少到最低。散射光传感器被布置在散射体的一个轴向端部处。散射光传感器优选地对于光源产生的光的波长范围是敏感的。散射光传感器可以设置有光学元件，其将散射体的平面轴向端面的整个表面的光引导到可能比所述端面小得多的传感器元件。光传感器元件可以是类似光电二极管的光电元件。
[0013]在本发明的一个实施例中，相对简单和便宜的光学系统可通过设置两个彼此相对的环形45°反射镜并通过提供浑浊散射体而获得，所述反射镜构造为以90°角引导从液体样品散射的光。45°收光镜和相对的45°聚光镜的几何结构具有的效果是，不是直接来自收光镜的中心轴的散射样品光仍然击中散射体，从而使不是直接来自收光镜的中心轴的散射样品光也由光检测器检测。在试管中检验的样品液体体积因此可以显著增加。因此，局部浊度不均匀性不会大程度地影响测量结果的准确性。
[0014]在本发明的实施例中，散射体的直径可以例如大于在试管中的光束直径，并且小于圆柱形试管的内径。散射体的几何形状和体积与试管内由光检测器监测的监测体积的几何形状或多或少是完全相同的；即，从试管内的监测体积内散射的所有光被散射体接收到。因为散射体的直径大于光束直径，由不完美地形成的试管底壁引起的光束偏差不必影响传输到散射体并由光检测器接收的光的量。因此浊度计变得对将光束引导到试管的光学装置更加宽容，使得浊度计的光学系统和试管的较大公差是可接受的。被试管主体散射的光未投射到散射体，因为散射体的直径比所述圆柱形试管的内径小。散射体的直径可以例如显著地小于试管的内径，使得即使试管相对于光束恰好轴向地定位，监测体积也不与试管主体干涉。
[0015]在本发明的实施例中，散射体的直径可以例如是光束直径的至少2.0倍，例如是至少3.0倍。散射体的直径的这种尺寸允许光束在试管内偏离几度，而不会导致由光检测器检测的散射光量的显著变化。
[0016]在本发明的实施例中，两个反射镜的轴向长度可以例如是相同的。散射体的轴向长度可以例如与两个反射镜的轴向长度是相同的。这种构造提供了不被光束光学系统或试管的不准确性显著地影响的恒定的监测体积。
[0017]在本发明的实施例中，光束镜可以例如轴向地布置在收光镜与聚光镜之间。光束镜将来自所述光源的光轴向地反射到试管内。换句话说，光束镜将来自光源的光親合到由收光镜、聚光镜和散射体限定的纵向轴线内。光束镜可以例如相对于所述纵向轴线以45°镜角布置，使得径向地来自光源的光束被相对于纵向轴线以90°反射。
[0018]通过将光束耦合到聚光镜与收光镜之间，该装置可在顶部保持打开，使得试管可以从装置顶端进行更换，而不与任何光束光学器件干扰。
【附图说明】
[0019]本发明在实施例和附图的基础上在下面进行更详细地说明，其中:
[0020]图1以纵向横截面示出了浊度计的光学系统；和
[0021]图2以透视图示出了图1的浊度计的光学系统。
【具体实施方式】
[0022]附图示出了用于测量和确定在样品试管30中的液体样品34的浊度的浊度计10。在本实施例中，浊度计10不是所谓的处理设备，而是所谓的实验室设备，其不一定仅在实验室中使用，而是可被用来确定试管中的单个隔离的液体样品34的浊度。实验室设备不适合用于样品流的连续测定。
[0023]液体的浊度是悬浮在液体样品34中的固体颗粒的浓度的指示。浊度是通过投射光束到液体样品内，并通过在与