DE102005041584B4 - Differential measurement method for determining concentration differences for supersaturation determination - Google Patents
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Abstract
Verfahren
zum Bestimmen des Sättigungsgrades
einer zu untersuchenden Lösung
(12) eines in einem Lösungsmittel
gelösten
Stoffes bei einer bestimmten Temperatur (T), welches folgende Schritte
umfasst:
– Ausbilden
einer ersten Grenzfläche
(28) zwischen einem ersten optischen Element (26) und der zu untersuchenden Lösung (12);
– Einstrahlen
zumindest eines ersten einfallenden Lichtstrahls (44) einer bestimmten
ersten Einstrahlpolarisation auf die erste Grenzfläche (28)
derart, dass der erste einfallende Lichtstrahl (44) im wesentlichen
durch Totalreflexion an der ersten Grenzfläche (28) in einen ersten reflektierten Lichtstrahl
(48) mit einer ersten auslaufenden Polarisation reflektiert wird,
wobei die erste Einstrahlpolarisation zumindest zeitweise sowohl
eine Komponente parallel als auch eine Komponente senkrecht zur
Einfallsebene des ersten einfallenden Lichtstrahls (44) aufweist;
– Ausbilden
einer zweiten Grenzfläche
(32) zwischen einem zweiten optischen Element (30) und einer gesättigten Lösung (16)
des in dem Lösungsmittel
gelösten
Stoffes bei der bestimmten Temperatur (T);
– Einstrahlen zumindest eines
zweiten einfallenden...Method for determining the degree of saturation of a solution (12) to be investigated of a substance dissolved in a solvent at a specific temperature (T), which comprises the following steps:
- Forming a first interface (28) between a first optical element (26) and the solution to be examined (12);
- irradiating at least a first incident light beam (44) of a specific first Einstrahlpolarisation on the first interface (28) such that the first incident light beam (44) substantially by total reflection at the first interface (28) into a first reflected light beam (48). is reflected with a first expiring polarization, wherein the first Einstrahlpolarisation at least temporarily both a component in parallel and a component perpendicular to the plane of incidence of the first incident light beam (44);
- forming a second interface (32) between a second optical element (30) and a saturated solution (16) of the solute in the solvent at the determined temperature (T);
- irradiation of at least one second incidental ...
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen des Grades der Übersättigung bzw. Untersättigung einer Lösung bzw. Suspension. Die vorliegende Erfindung befaßt sich insofern mit der Steuerung der Kristallisierung über den Grad der Übersättigung.The The present invention relates to a method and an apparatus for determining the degree of supersaturation or undersaturation a solution or suspension. The present invention is concerned with the control crystallization over the degree of supersaturation.
Kristallisation aus Lösung findet vielfältige Anwendung in der Ernährungs-, der chemischen, pharmazeutischen und in der Grundstoffindustrie. Bei der Kristallisation wird aus einer zwei- oder mehrkomponentigen Lösung (wäßrig oder organisch) eine Komponente auskristallisiert, die dann beispielsweise durch Filtration mit möglichst hoher Ausbeute und Reinheit gewonnen werden kann.crystallization out of solution finds manifold application in the nutrition, chemical, pharmaceutical and basic industries. In the crystallization is made of a two- or multi-component solution (watery or organically) crystallized out a component which then, for example by filtration with as possible high yield and purity can be obtained.
Das Kristallisat soll in der Regel bestimmte Qualitätsanforderungen hinsichtlich Kristallgrößenverteilung, Reinheit und Kristallform erfüllen. So wird beispielsweise in der zur Ernährungsindustrie zählenden Zuckerindustrie der Erfüllung dieser Qualitätsanforderungen höchste Bedeutung zugemessen. Hier werden diese Anforderungen durch aufwendig entwickelte Prozeduren zur Prozeßführung (Impfen, Abkühl-/Eindampfprogramme, absatzweise-, halbkontinuierliche und kontinuierliche Fahrweise) erfüllt.The Kristallisat is usually intended to meet certain quality requirements Crystal size distribution, Purity and crystal form meet. For example, in the food industry Sugar industry of fulfillment these quality requirements highest Meaning attributed. Here these requirements are elaborately developed Procedures for process control (seeding, cooling / evaporation programs, intermittent, semi-continuous and continuous driving) Fulfills.
Aus einer Lösung entstehen Kristalle durch Keimbildung und anschließendes Wachstum. Für beide Vorgänge muß eine Übersättigung als treibendes thermodynamisches Potential vorhanden sein. Eine Lösung ist dann übersättigt, wenn ein größerer Anteil einer Komponente im Lösungsmittel gelöst ist, als es dem thermodynamischen Gleichgewicht entspricht. Eine Übersättigung kann zum Beispiel durch Temperaturerniedrigung oder durch Entzug von Lösungsmitteln mittels Verdampfung erzielt werden. Da Keimbildungs- und Wachstumsrate durch die Höhe der Übersättigung bestimmt werden, ist die mittlere Übersättigung und ihre lokale Verteilung ein wichtiger zu kontrollierender Prozeßparameter.Out a solution crystals are formed by nucleation and subsequent growth. For both operations must be a supersaturation be present as a driving thermodynamic potential. A solution is then oversaturated, though a larger share a component in the solvent solved is, as it corresponds to the thermodynamic equilibrium. A supersaturation can for example by lowering the temperature or by withdrawal of solvents be achieved by evaporation. Because nucleation and growth rate by the amount of supersaturation determined is the mean supersaturation and its local distribution an important process parameter to be controlled.
Bisher werden Kristallisationsprozesse nicht anhand der Übersättigung geführt, da keine geeigneten In-line Sensoren zur Verfügung stehen.So far Crystallization processes are not based on supersaturation guided, because no suitable in-line sensors are available.
Wie
in
In der Literatur werden als geeignete Messmethoden zur Messung der Übersättigung bzw. Untersättigung zum Beispiel die Dichtemessung mittels "Biegeschwinger", Refraktometrie, die Messung der Ultraschallgeschwindigkeit und die ATR-FTIR-Spektroskopie angeführt. Für all diese Methoden ist die genaue Kenntnis der Sättigungskurve in der Form X* = f(TK) notwendig. Diese Messmethoden sind auch für schlecht definierte Lösungen, das heißt mehrkomponentige oder verunreinigte Lösungen, nicht anwendbar. Die Verfahren eignen sich lediglich für Zweikomponentensysteme, also reine Lösungen. Außerdem werden die Messungen durch anwesende Kristalle gestört, das heißt vor der Durchführung einer Messung ist es notwendig, die Kristalle abzutrennen. Die Genauigkeit dieser Verfahren zur Messung der Konzentrationsdifferenz ΔX ist auch in Frage zu stellen, wenn die zu untersuchende Lösung verunreinigt ist. In diesem Fall müßte eine neue Kalibrierung durchgeführt werden, bei der eine neue Sättigungskurve X* = f(TK) für die verunreinigte Lösung erstellt wird.In the literature, for example, the measurement of the supersaturation or subsaturation, for example, the density measurement by means of "bending oscillator", refractometry, the measurement of the ultrasonic velocity and the ATR-FTIR spectroscopy are given as suitable measurement methods. For all these methods the exact knowledge of the saturation curve in the form X * = f (T K ) is necessary. These measurement methods are also not applicable for poorly defined solutions, ie multicomponent or contaminated solutions. The methods are only suitable for two-component systems, ie pure solutions. In addition, the measurements are disturbed by crystals present, that is, before taking a measurement, it is necessary to separate the crystals. The accuracy of these methods for measuring the concentration difference .DELTA.X is also questionable if the solution to be examined is contaminated. In this case, a new calibration would have to be performed in which a new saturation curve X * = f (T K ) is created for the contaminated solution.
Eine
weitere Methode zur Übersättigungsmessung
ist in
Shock R.A.W. beschreibt in "Development of a supersaturation monitor" (Int. Cryst., Prog. Oc. Symp., 8th (1982), meeting date 1981, 363-4) ein Verfahren zur Messung einer Übersättigung bei einer Kristallisation basierend auf der Messung von Brechungsindexunterschieden. Dabei wird ein Brechungsindexunterschied zwischen einer übersättigten Flüssigkeitsprobe aus einem Kristallisator und einer sich bei der lokalen Temperatur im Gleichgewicht befindlichen gesättigten Probe bestimmt.Shock RAW describes in "Development of a supersaturation monitor" (Int Cryst., Prog. Oc. Symp., 8 th (1982), meeting date 1981, 363-4) a method for measuring a supersaturation in a crystallization based on the Measurement of refractive index differences. A refractive index difference between a supersaturated liquid sample from a crystallizer and a saturated sample at equilibrium at the local temperature is determined.
Es besteht daher die zunehmende Notwendigkeit, industrielle Suspensionskristallisatoren besser als bisher steuern und regeln zu können. Durch eine verbesserte Steuerung und Regelung können anspruchsvollere Produktqualitäten mit höherer Reproduzierbarkeit verwirklicht werden. Die notwendige In-line Sensorik steht allerdings bisher nicht zur Verfügung. Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbesserung der Messung eines Sättigungsgrades einer Lösung bzw. Suspension bereitzustellen.It There is therefore an increasing need for industrial suspension crystallizers better able to control and regulate than before. By an improved Control and regulation can be more demanding product quality with higher Reproducibility be realized. The necessary in-line sensor technology is not yet available. It is therefore the task of the present invention, a method and an apparatus for the Improvement of the measurement of a degree of saturation a solution or to provide suspension.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 8 gelöst. These The object is solved by the features of claims 1 and 8, respectively.
Insbesondere wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Bestimmen eines Sättigungsgrades, insbesondere einer Übersättigung und/oder einer Untersättigung, einer zu untersuchenden Lösung bzw. Suspension eines in einem Lösungsmittel gelösten Stoffes bei einer bestimmten bzw. bestimmbaren Temperatur, vorzugsweise der Betriebstemperatur eines Kristallisationsvorgangs, bereitgestellt, welches folgende Schritte umfasst:
- – Ausbilden einer ersten, vorzugsweise im wesentlichen planaren, Grenzfläche zwischen einem ersten, vorzugsweise zumindest teilweise im wesentlichen optisch transparenten, optischen Element, welches vorzugsweise eine Linse und/oder ein Prisma umfasst, und der zu untersuchenden Lösung bzw. Suspension;
- – Einstrahlen zumindest eines ersten einfallenden Lichtstrahls einer bestimmten bzw. bestimmbaren ersten Einstrahlpolarisation auf die erste Grenzfläche derart, dass der erste einfallende Lichtstrahl im wesentlichen durch Totalreflexion an der ersten Grenzfläche in einen ersten reflektierten Lichtstrahl mit einer ersten auslaufenden Polarisation reflektiert wird, wobei die erste Einstrahlpolarisation zumindest zeitweise sowohl eine Komponente parallel als auch eine Komponente senkrecht zur Einfallsebene des ersten einfallenden Lichtstrahls aufweist;
- – Ausbilden einer zweiten, vorzugsweise im wesentlichen planaren Grenzfläche zwischen einem zweiten, vorzugsweise zumindest teilweise im wesentlichen optisch transparenten, optischen Element, welches vorzugsweise eine Linse und/oder ein Prisma umfasst, und einer gesättigten Lösung des in dem Lösungsmittel gelösten Stoffes, also einer gesättigten Lösung der zu untersuchenden Lösung, bei der bestimmten bzw. bestimmbaren Temperatur;
- – Einstrahlen zumindest eines zweiten einfallenden Lichtstrahls einer bestimmten bzw. bestimmbaren zweiten Einstrahlpolarisation auf die zweite Grenzfläche derart, dass der zweite einfallende Lichtstrahl im wesentlichen durch Totalreflexion an der zweiten Grenzfläche in einen zweiten reflektierten Lichtstrahl mit einer zweiten auslaufenden Polarisation reflektiert wird, wobei die zweite Einstrahlpolarisation zumindest zeitweise sowohl eine Komponente parallel als auch eine Komponente senkrecht zur Einfallsebene des zweiten einfallenden Lichtstrahls aufweist;
- – Ermitteln eines Unterschieds zwischen einer ersten Polarisationsänderung von der ersten Einstrahlpolarisation zur ersten auslaufenden Polarisation und einer zweiten Polarisationsänderung von der zweiten Einstrahlpolarisation zur zweiten auslaufenden Polarisation;
- – Bestimmen des Brechungsindexunterschieds zwischen der zu untersuchenden Lösung bzw. Suspension und der gesättigten Lösung bzw. Suspension der zu untersuchenden Lösung aus dem ermittelten Unterschied zwischen den Polarisationsänderungen; und
- – Bestimmen des Sättigungsgrads, insbesondere der Übersättigung und/oder Untersättigung der zu untersuchenden Lösung bzw. Suspension aus dem ermittelten Brechungsindexunterschied.
- - Forming a first, preferably substantially planar, interface between a first, preferably at least partially substantially optically transparent, optical element, which preferably comprises a lens and / or a prism, and the solution or suspension to be examined;
- - At least a first incident light beam of a certain or determinable first Einstrahlpolarisation on the first interface such that the first incident light beam is reflected substantially by total reflection at the first interface in a first reflected light beam having a first outgoing polarization, wherein the first Einstrahlpolarisation at least temporarily has both a component in parallel and a component perpendicular to the plane of incidence of the first incident light beam;
- - Forming a second, preferably substantially planar interface between a second, preferably at least partially substantially optically transparent, optical element, which preferably comprises a lens and / or a prism, and a saturated solution of the substance dissolved in the solvent, ie a saturated Solution of the solution to be tested, at the determined or determinable temperature;
- - Injecting at least a second incident light beam of a certain or determinable second Einstrahlpolarisation on the second interface such that the second incident light beam is reflected substantially by total reflection at the second interface in a second reflected light beam having a second outgoing polarization, wherein the second Einstrahlpolarisation at least temporarily has both a component in parallel and a component perpendicular to the plane of incidence of the second incident light beam;
- Determining a difference between a first polarization change from the first single beam polarization to the first outgoing polarization and a second polarization change from the second single beam polarization to the second outgoing polarization;
- Determining the refractive index difference between the solution or suspension to be investigated and the saturated solution or suspension of the solution to be investigated from the difference determined between the polarization changes; and
- Determining the degree of saturation, in particular the supersaturation and / or supersaturation of the solution or suspension to be investigated the determined refractive index difference.
Die gesättigte Lösung umfasst somit dasselbe Lösungsmittel und denselben gelösten Stoff wie die zu untersuchende Lösung, und zwar mit dem Unterschied, dass sich die gesättigte Lösung im wesentlichen in einem Gleichgewichtszustand befindet, also im wesentlichen weder eine Übersättigung noch eine Untersättigung aufweist. Die gesättigte Lösung dient gemäß der vorliegenden Erfindung als Referenzlösung.The saturated solution thus comprises the same solvent and the same solved Substance like the solution to be investigated, with the difference that the saturated solution is essentially in one Equilibrium state, so essentially neither a supersaturation still a sub saturation having. The saturated solution serves according to the present Invention as a reference solution.
Als Einfallsebene eines auf eine Grenzfläche bzw. Oberfläche auftreffenden Lichtstrahls wird die Ebene bezeichnet, die durch den Lichtstrahl und die Flächennormale der Grenzfläche bzw. Oberfläche im Auftreffpunkt des Lichtstrahls festgelegt ist. Auch der reflektierte Lichtstrahl liegt in dieser Ebene. Somit weisen die erste und die zweite Einstrahlpolarisation zumindest zeitweise jeweils eine Komponente parallel und eine Komponente senkrecht zu der durch den ersten bzw. zweiten einfallenden Lichtstrahl und den entsprechenden ersten bzw. zweiten auslaufenden Lichtstrahl festgelegte Ebene auf. Als parallel polarisiert wird ein Lichtstrahl bzw. eine seiner Komponenten bezeichnet, wenn die Schwingungsebene des elektrischen Feldes, also der elektrische Feldvektor der elektromagnetischen Strahlung parallel zur und insbesondere in der Einfallsebene liegt. Bei einer senkrecht polarisierten Komponente hingegen seht der elektrische Feldvektor, also die Schwingungsebene des elektrischen Feldes senkrecht zur Einfallsebene.When Plane of incidence of an incident on an interface or surface Light beam is called the plane passing through the light beam and the surface normals the interface or surface is determined at the point of impact of the light beam. Also the reflected Beam of light lies in this plane. Thus, the first and the second Einstrahlpolarisation at least temporarily each a component parallel and a component perpendicular to that through the first or second incident light beam and the corresponding first or second outgoing light beam fixed plane. As parallel polarized a light beam or one of its components is called, if the oscillation plane of the electric field, ie the electric Field vector of the electromagnetic radiation parallel to and in particular lies in the plane of incidence. For a vertically polarized component however, see the electric field vector, so the vibration level of the electric field perpendicular to the plane of incidence.
Das Einstrahlen des ersten bzw. zweiten einfallenden Lichtstrahls mit einer bestimmten oder bestimmbaren Polarisation bedeutet nicht, dass die Polarisation als konstant, also zeitlich unverändert festgelegt ist. In diesem Zusammenhang bedeutet das Einstrahlen einer "bestimmten" bzw. "bestimmbaren" Polarisation vielmehr, dass die Polarisation und insbesondere die Veränderung der Polarisation der einfallenden Lichtstrahlen bekannt ist oder zumindest so weit ausgewertet werden kann, dass sie derart mit der gemessenen Polarisation der reflektierten Lichtstrahlen verglichen werden kann, dass damit eine Bestimmung einer Veränderung der Polarisation durch die Totalreflexion ermöglicht wird. Es ist sogar besonders vorteilhaft, die Polarisation des einfallenden Lichtstrahlen zeitabhängig zu verändern und insbesondere periodisch zu modulieren. Dabei ist es lediglich erforderlich, dass die einfallenden Lichtstrahlen zumindest zeitweise parallele und senkrechte Polarisationskomponenten aufweisen.The Irradiation of the first and second incident light beam with a particular or determinable polarization does not mean that the polarization is fixed as constant, ie unchanged in time is. In this context, the irradiation of a "definite" or "determinable" polarization means rather that the polarization and in particular the change in the polarization of incident light rays is known or at least so far evaluated can be that they are so measured with the polarization of the reflected light rays can be compared, that is a determination a change the polarization is made possible by the total reflection. It's even special advantageous to the polarization of the incident light beams time-dependent change and in particular to periodically modulate. It's just that required that the incident light rays at least temporarily have parallel and vertical polarization components.
Wenn ein Lichtstrahl auf die Grenzfläche zwischen zwei Medien mit einem Winkel größer als dem kritischen Winkel trifft, wird das Licht total reflektiert, wobei eine Phasenverschiebung zumindest einzelner Komponenten der Lichtwellen auftritt, die polarisationsabhängig ist. Insbesondere unterscheiden sich die Phasenverschiebung der senkrecht polarisierten Komponenten und Phasenverschiebung der parallel polarisierten Komponenten voneinander. Der Unterschied in diesen Phasenverschiebungen ist abhängig vom Verhältnis der Brechungsindizes der die Grenzfläche bildenden Materialien. Die relative Phasenverschiebung von paralleler und senkrechter Komponente stellt ein Maß für das Brechungsindexverhältnis dieser zwei Medien dar. Wenn ein Brechungsindex bekannt ist, kann der andere berechnet werden.If a ray of light on the interface between two media at an angle greater than the critical angle the light is totally reflected, with a phase shift occurs at least individual components of the light waves, which is polarization-dependent. In particular, the phase shift of the vertical differ polarized components and phase shift of the parallel polarized Components of each other. The difference in these phase shifts depends on from the relationship the refractive indices of the materials forming the interface. The relative phase shift of parallel and vertical component provides a measure of the refractive index ratio of these two media. If one refractive index is known, the other one be calculated.
Die gleichzeitige Messung der zu untersuchenden Lösung bzw. Suspension und einer gesättigten Lösung bzw. Suspension erübrigt die genaue Kenntnis der Gleichgewichtskurve bzw. Sättigungskurve und erlaubt außerdem In-line-Messungen. Für die differentielle Brechungsindexbestimmung wird das Licht auf zwei Grenzflächen total reflektiert: Eine Grenzfläche besteht zwischen dem ersten optischen Element und der zu untersuchenden Lösung, und die andere zwischen dem zweiten optischen Element und der gesättigten Lösung bzw. Referenzlösung. Die hier resultierende Differenz in der Drehung der Schwingungsebenen ist ein Maß für den differentiellen Brechungsindex.The simultaneous measurement of the solution or suspension to be investigated and one saturated solution or suspension is unnecessary the exact knowledge of the equilibrium curve or saturation curve and allowed as well In-line measurements. For the differential refractive index determination will turn the light on two interfaces totally reflected: an interface exists between the first optical element and the one to be examined Solution, and the other between the second optical element and the saturated one solution or reference solution. The here resulting difference in the rotation of the vibration levels is a measure of the differential Refractive index.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun das Prinzip eines Differentialrefraktometers übertragen, indem vorzugsweise die Totalreflexion eines polarisierten Laserstrahls an der Oberfläche der insbesondere übersättigten Lösung gegen eine Referenzzelle gemessen wird, in der dann die Original-Lösung des Reaktors gesättigt vorliegt. Kristalle oder andere Partikel in der Lösung stören die Messung nicht. Die Lösung in der Referenzzelle wird vorzugsweise regelmäßig gegen die Reaktorlösung ausgetauscht. Bis zur Einstellung des Sättigungsgleichgewichts vergeht vorzugswei se weniger als eine Minute. Aus der unterschiedlichen Veränderung des Polarisationsgrads des reflektierten Laserstrahls einerseits an der Meßzelle und andererseits an der Referenzzelle kann der Übersättigungsgrad der Lösung direkt im Reaktor mit einer Zeitverzögerung von in der Regel unter einer Minute gemessen werden. Dies ermöglicht eine sehr genaue Steuerung der Kristallisation.According to the present Invention will now transfer the principle of a differential refractometer, by preferably the total reflection of a polarized laser beam on the surface in particular supersaturated solution is measured against a reference cell, in which then the original solution of Saturated reactor is present. Crystals or other particles in the solution disturb the Measurement not. The solution in the reference cell is preferably exchanged regularly against the reactor solution. To to set the saturation equilibrium passes vorzugswei se less than a minute. From the different change the degree of polarization of the reflected laser beam on the one hand at the measuring cell and on the other hand, at the reference cell, the supersaturation level of the solution can be directly in the reactor with a time delay usually measured under one minute. This allows a very precise control of crystallization.
Vorzugsweise weist in den Schritten des Ausbildens der ersten und/oder zweiten Grenzfläche das erste und/oder zweite optische Element zumindest im Bereich der ersten bzw. zweiten Grenzfläche einen Brechungsindex auf, der bei zumindest einer Wellenlänge des ersten bzw. zweiten einfallenden Lichtstrahls größer als der Brechungsindex der zu untersuchenden Lösung bzw. der gesättigten Lösung ist. Weiter bevorzugt wird der erste und/oder zweite einfallende Lichtstrahl derart auf die erste bzw. zweite Grenzfläche eingestrahlt, dass er auf diese von der Seite des ersten bzw. zweiten optischen Elements trifft.In the steps of forming the first and / or second boundary surface, the first and / or second optical element preferably has a refractive index at least in the region of the first or second boundary surface which is greater than at least one wavelength of the first or second incident light beam Refractive index of the solution to be examined or the saturated solution. More preferably, the first and / or second incident light beam is irradiated on the first and second interface, respectively, so as to be incident on them from the side of the first and second optical elements meets.
Bei dieser bevorzugten Ausführungsform wird ein Lichtstrahl nicht durch die zu untersuchenden Flüssigkeiten geschickt, sondern dringt während des Vorgangs der Totalreflexion vorzugsweise nur wenige 100 nm in die Lösung ein. Damit muß die zu untersuchende Lösung und die gesättigte Lösung nicht notwendigerweise transparent und partikelfrei sind. Somit ist zur Messung des Sättigungsgrads keine Abtrennung von Kristallen aus den Lösungen bzw. Suspensionen nötig.at this preferred embodiment a ray of light not through the fluids to be examined sent, but penetrates during the Process of total reflection preferably only a few 100 nm in the solution one. This must be the solution to be investigated and the saturated one Solution not necessarily transparent and particle-free. Thus, the Measurement of the degree of saturation no separation of crystals from the solutions or suspensions needed.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Verfahren weiter die Schritte:
- – Bereitstellen zumindest einer Messzelle, die vorzugsweise als Kristallisationszelle oder Kristallisator dient, zur Aufnahme der zu untersuchenden Lösung;
- – Bereitstellen zumindest einer Sättigungszelle bzw. Referenzzelle zur Aufnahme der gesättigten Lösung bzw. Referenzlösung, wobei die gesättigte Lösung in der Referenzzelle bzw. Sättigungszelle mit der zu untersuchenden Lösung in der Messzelle bzw. im Kristallisator über eine filtrierende Membran derart in Verbindung gebracht wird, dass die filtrierende Membran für die flüssige Phase der Lösung bzw. Suspension im wesentlichen durchlässig und für die kristalline Phase im wesentlichen undurchlässig ist.
- - Providing at least one measuring cell, which preferably serves as a crystallization cell or crystallizer, for receiving the solution to be examined;
- Providing at least one saturation cell or reference cell for receiving the saturated solution or reference solution, wherein the saturated solution in the reference cell or saturation cell is brought into contact with the solution to be investigated in the measuring cell or in the crystallizer via a filtering membrane such that the filtering membrane is substantially permeable to the liquid phase of the solution or suspension and substantially impermeable to the crystalline phase.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Messzelle unabhängig bzw. getrennt von einem Kristallisator ausgebildet. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die Messzelle an oder in einem Kristallisator angeordnet und insbesondere mit dem Kristallisator verbunden. In der am meisten bevorzugten Ausführungsform wird die Messzelle vom Kristallisator selbst gebildet. In dieser am meisten bevorzugten Ausführungsform dient somit der gesamte Kristallisator als Messzelle. Damit läßt sich das Verfahren besonders gut für In-line-Messungen während des Kristallisationsvorgangs einsetzen.In a preferred embodiment the measuring cell is independent or formed separately from a crystallizer. In another preferred embodiment the measuring cell is arranged on or in a crystallizer and in particular connected to the crystallizer. In the most preferred embodiment the measuring cell is formed by the crystallizer itself. In this most preferred embodiment Thus, the entire crystallizer serves as a measuring cell. This can be the procedure is especially good for In-line measurements during the Use crystallization process.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren weiter die Schritte:
- – Erzeugen von linear polarisiertem Licht, vorzugsweise mittels eines Lasers;
- – periodisches Modulieren der Polarisation des linear polarisierten Lichts, vorzugsweise mittels eines elektrooptischen Modulators (EOM);
- – Aufspalten des in seiner Polarisation periodisch modulierten Lichts in den ersten einfallenden Lichtstrahl und den zweiten einfallenden Lichtstrahl, vorzugsweise mittels eines Strahlteilers.
- - generating linearly polarized light, preferably by means of a laser;
- Periodically modulating the polarization of the linearly polarized light, preferably by means of an electro-optic modulator (EOM);
- - Splitting the polarized in its periodically modulated light in the first incident light beam and the second incident light beam, preferably by means of a beam splitter.
Vorzugsweise wird im Schritt des Ermittelns des Unterschieds in den Polarisationsänderungen der erste und/oder zweite reflektierte Lichtstrahl nach dem Durchgang durch einen ersten bzw. zweiten Analysator von einem ersten bzw. zweiten Photodetektor erfasst.Preferably is determined in the step of determining the difference in the polarization changes of first and / or second reflected light beam after the passage by a first and second analyzer of a first or detected second photodetector.
Besonders bevorzugt wird die gesättigte Lösung zusätzlich mit einem Kristallisat des gelösten Stoffes versetzt, wobei das Kristallisat vorzugsweise Kristalle mit einer Korngröße von vorzugsweise im wesentlichen weniger als 0,1 mm, noch mehr bevorzugt weniger als 10 μm, am meisten bevorzugt im wesentlichen bei etwa 1 μm umfasst. Dieses Kristallisat wird vorzugsweise in die Sättigungszelle bzw. Referenzzelle eingebracht.Especially preferred is the saturated solution additionally with a crystallizate of the solute wherein the crystals preferably with a crystals Grain size of preferably substantially less than 0.1 mm, more preferably less than 10 μm, most preferably substantially at about 1 micron. This crystals is preferably in the saturation cell or reference cell introduced.
Vorzugsweise wird zumindest zeitweise mittels eines Ultraschallsenders, der besonders bevorzugt im Bereich der Referenzzelle angeordnet ist, Ultraschall in die gesättigte Lösung eingekoppelt. Dadurch erreicht man eine gute Durchmischung der Lösung mit dem Kristallisat und vorzugsweise eine im wesentlichen gleichmäßige Verteilung des Kristallisats in der gesättigten Lösung. Dies führt bei einer Veränderung der Zusammensetzung oder der Temperatur der Lösung zu einem schnellen Erreichen eines neuen Gleichgewichts.Preferably is at least temporarily by means of an ultrasonic transmitter, the particular is preferably arranged in the region of the reference cell, ultrasound in the saturated solution coupled. This achieves a good mixing of the solution with the crystals and preferably a substantially uniform distribution of the crystals in the saturated Solution. this leads to in a change the composition or the temperature of the solution to achieve rapid a new balance.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen eines Sättigungsgrades, insbesondere einer Übersättigung und/oder einer Untersättigung, einer zu untersuchenden Lösung bzw. Suspension eines in einem Lösungsmittel gelösten Stoffes, welche umfasst:
- – zumindest ein vorzugsweise zumindest teilweise im wesentlichen optisch transparentes, erstes optisches Element, welches vorzugsweise eine Linse und/oder ein Prisma umfasst, mit zumindest einer vorzugsweise im wesentlichen planaren Oberfläche, die zumindest teilweise mit der zu untersuchenden Lösung bzw. Suspension unter Bildung einer vorzugsweise im wesentlichen planaren ersten Grenzfläche in Kontakt steht bzw. gebracht werden kann;
- – zumindest ein vorzugsweise zumindest teilweise im wesentlichen optisch transparentes; zweites optisches Element mit zumindest einer vorzugsweise im wesentlichen planaren Oberfläche, die zumindest teilweise mit einer gesättigten Lösung bzw. Suspension des in dem Lösungsmittel gelösten Stoffes unter Bildung einer vorzugsweise im wesentlichen planaren zweiten Grenzfläche in Kontakt steht bzw. gebracht werden kann;
- – zumindest ein erstes Lichteinstrahlmittel zum Einstrahlen zumindest eines ersten einfallenden Lichtstrahls einer bestimmten bzw. bestimmbaren ersten Einstrahlpolarisation derart, dass der erste einfallende Lichtstrahl im wesentlichen durch Totalreflexion an der ersten Grenzfläche in einen ersten reflektierten Lichtstrahl mit einer ersten auslaufenden Polarisation reflektiert wird, wobei die erste Einstrahlpolarisation zumindest zeitweise sowohl eine Komponente parallel als auch eine Komponente senkrecht zur Einfallsebene des ersten einfallenden Lichtstrahls aufweist;
- – zumindest ein zweites Lichteinstrahlmittel zum Einstrahlen zumindest eines zweiten einfallenden Lichtstrahls einer bestimmten bzw. bestimmbaren zweiten Einstrahlpolarisation derart, dass der zweite einfallende Lichtstrahl im wesentlichen durch Totalreflexion an der zweiten Grenzfläche in einen zweiten reflektierten Lichtstrahl mit einer zweiten auslaufenden Polarisation reflektiert wird, wobei die zweite Einstrahlpolarisation zumindest zeitweise sowohl eine Komponente parallel als auch eine Komponente senkrecht zur Einfallsebene des zweiten einfallenden Lichtstrahls aufweist;
- – zumindest eine Polarisationserfassungseinrichtung zum Ermitteln eines Unterschieds zwischen einer ersten Polarisationsänderung von der ersten Einstrahlpolarisation zur ersten auslaufenden Polarisation und einer zweiten Polarisationsänderung von der zweiten Einstrahlpolarisation zur zweiten auslaufenden Polarisation; und
- – zumindest eine Auswerteeinrichtung zum Bestimmen eines Brechungsindexunterschieds zwischen der zu untersuchenden Lösung bzw. Suspension und der gesättigten Lösung bzw. Suspension aus dem ermittelten Unterschied zwischen den Polarisationsänderungen und zum Bestimmen des Sättigungsgrads, insbesondere der Übersättigung und/oder Untersättigung, der zu untersuchenden Lösung bzw. Suspension aus dem ermittelten Brechungsindexunterschied.
- At least one preferably at least partially substantially optically transparent, first optical element, which preferably comprises a lens and / or a prism, with at least one preferably substantially planar surface which is at least partially in contact with the solution or suspension to be examined, preferably substantially planar first interface is in contact or can be brought;
- At least one preferably at least partially substantially optically transparent; second optical element having at least one preferably substantially planar surface which is at least partially in contact with a saturated solution of the solute dissolved in the solvent to form a preferably substantially planar second interface;
- At least a first Lichteinstrahlmittel for irradiating at least a first incident light beam of a certain or determinable first Einstrahlpolarisation such that the first incident light beam is reflected substantially by total reflection at the first interface in a first reflected light beam having a first outgoing polarization, wherein the first Einstrahlpolarisation at least temporarily se has both a component in parallel and a component perpendicular to the plane of incidence of the first incident light beam;
- At least one second light irradiation means for irradiating at least one second incident light beam of a definable second Einstrahlpolarisation such that the second incident light beam is reflected substantially by total reflection at the second interface in a second reflected light beam having a second outgoing polarization, wherein the second Einstrahlpolarisation at least temporarily has both a component in parallel and a component perpendicular to the plane of incidence of the second incident light beam;
- At least one polarization detection device for determining a difference between a first polarization change from the first single-beam polarization to the first outgoing polarization and a second polarization change from the second single-beam polarization to the second outgoing polarization; and
- At least one evaluation device for determining a refractive index difference between the solution or suspension to be examined and the saturated solution or suspension from the determined difference between the polarization changes and for determining the degree of saturation, in particular the supersaturation and / or supersaturation, of the solution to be investigated or Suspension from the determined refractive index difference.
Vorzugsweise weist das erste und/oder zweite optische Element zumindest im Bereich der ersten bzw. zweiten Grenzfläche einen Brechungsindex auf, der bei zumindest einer Wellenlänge des ersten bzw. zweiten einfallenden Lichtstrahls größer als der Brechungsindex der zu untersuchenden Lösung bzw. der gesättigten Lösung ist. Außerdem ist das erste und/oder zweite Lichteinstrahlmittel vorzugsweise ausgelegt, den ersten und/oder zweiten einfallenden Lichtstrahl derart auf die erste bzw. zweite Grenzfläche einzustrahlen, dass er auf diese Grenzfläche von der Seite des ersten bzw. zweiten optischen Elements trifft.Preferably has the first and / or second optical element at least in the area the first or second interface a refractive index which is at least one wavelength of the first and second incident light ray greater than the refractive index the solution to be examined or the saturated solution is. Furthermore is the first and / or second light irradiation means preferably designed the first and / or second incident light beam on the first or second interface to irradiate that he is on that interface from the side of the first or second optical element.
Besonders bevorzugt umfasst das erste und/oder zweite optische Element
- – eine erste bzw. zweite Einstrahlfläche, durch die der erste bzw. zweite einfallende Lichtstrahl vor der Totalreflexion im wesentlichen senkrecht zu dieser Einstrahlfläche in das entsprechende optische Element eingestrahlt wird; und/oder
- – eine erste bzw. zweite Auskoppelfläche, durch die der erste bzw. zweite reflektierte Lichtstrahl nach der Totalreflexion im wesentlichen senkrecht zu dieser Auskoppelfläche aus dem entsprechenden optischen Element austritt.
- A first or second incident surface through which the first or second incident light beam is radiated before the total reflection substantially perpendicular to this incident surface in the corresponding optical element; and or
- A first or second outcoupling surface, through which the first or second reflected light beam emerges from the corresponding optical element after the total reflection substantially perpendicular to this outcoupling surface.
Vorzugsweise erfolgt das Einstrahlen in das jeweilige optische Element über eine Einstrahlfläche außerhalb der zu untersuchenden bzw. der gesättigten Lösung.Preferably the irradiation takes place in the respective optical element via a Inlet outside the to be examined or the saturated solution.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst eine Vorrichtung weiter:
- – zumindest eine Messzelle, die vorzugsweise als Kristallisationszelle oder als Kristallisator ausgestaltet ist bzw. dient, zur Aufnahme der zu untersuchenden Lösung bzw. Suspension;
- – zumindest eine Referenzzelle bzw. Sättigungszelle zur Aufnahme der gesättigten Lösung bzw. Suspension, wobei die gesättigte Lösung in der Sättigungszelle mit der zu untersuchenden Lösung in der Messzelle bzw. im Kristallisatior über eine filtrierende Membran derart in Verbindung steht, dass die filtrierende Membran für die flüssige Phase der Lösung bzw. Suspension im wesentlichen durchlässig und für die kristalline Phase im wesentlichen undurchlässig ist.
- - At least one measuring cell, which is preferably configured or serves as a crystallization cell or as a crystallizer, for receiving the solution or suspension to be examined;
- - At least one reference cell or saturation cell for receiving the saturated solution or suspension, wherein the saturated solution in the saturation cell with the solution to be examined in the measuring cell or in the crystallizer via a filtering membrane in conjunction so that the filtering membrane for the liquid phase of the solution or suspension is substantially permeable and is substantially impermeable to the crystalline phase.
Besonders bevorzugt umfassen die Lichteinstrahlmittel
- – zumindest einen Laser zur Erzeugung linear polarisierten Lichtes,
- – zumindest einen elektrooptischen Modulator zur periodischen Modulation der Polarisation des linear polarisierten Lichts und
- – einen Strahlteiler zum Aufspalten des in seiner Polarisation periodisch modulierten Lichts in den ersten einfallenden Lichtstrahl und den zweiten einfallenden Lichtstrahl.
- At least one laser for producing linearly polarized light,
- - At least one electro-optical modulator for periodically modulating the polarization of the linearly polarized light and
- - A beam splitter for splitting the polarized in its periodically modulated light in the first incident light beam and the second incident light beam.
Vorzugsweise umfasst der erste und/oder zweite Polarisationsdetektor einen ersten bzw. zweiten Analysator und einen ersten bzw. zweiten Photodetektor.Preferably the first and / or second polarization detector comprises a first or second analyzer and a first and second photodetector.
Besonders bevorzugt ist im Bereich der Referenzzelle ein Ultraschallsender zum Einkoppeln von Ultraschall in die gesättigte Lösung vorgesehen.Especially an ultrasonic transmitter is preferred in the region of the reference cell for coupling ultrasound into the saturated solution.
Somit betrifft die vorliegende Erfindung auch ganz allgemein eine Vorrichtung zum Bestimmen eines Unterschieds eines ersten Brechungsindex einer Meßprobe, insbesondere einer Meßflüssigkeit, und eines zweiten Brechungsindex einer Referenzprobe, insbesondere einer Referenzflüssigkeit, welche umfasst:
- – zumindest ein vorzugsweise zumindest teilweise im wesentlichen optisch transparentes, erstes optisches Element, das vorzugsweise im wesentlichen als Linsen- und/oder Prismenelement ausgebildet ist, mit zumindest einer vorzugsweise im wesentlichen planaren Oberfläche, die zumindest teilweise mit der Meßprobe unter Bildung einer vorzugsweise im wesentlichen planaren ersten Grenzfläche in Kontakt steht bzw. gebracht werden kann;
- – zumindest ein vorzugsweise zumindest teilweise im wesentlichen optisch transparentes, zweites optisches Element mit zumindest einer vorzugsweise im wesentlichen planaren Oberfläche, die zumindest teilweise mit einer gesättigten Lösung bzw. Suspension des in dem Lösungsmittel gelösten Stoffes unter Bildung einer vorzugsweise im wesentlichen planaren, zweiten Grenzfläche in Kontakt steht bzw. gebracht werden kann;
- – zumindest ein erstes Lichteinstrahlmittel zum Einstrahlen zumindest eines ersten einfallenden Lichtstrahls einer bestimmten bzw. bestimmbaren ersten Einstrahlpolarisation derart, dass der erste einfallende Lichtstrahl im wesentlichen durch Totalreflexion an der ersten Grenzfläche in einen ersten reflektierten Lichtstrahl mit einer ersten auslaufenden Polarisation reflektiert wird, wobei die erste Einstrahlpolarisation zumindest zeitweise sowohl eine Komponente parallel als auch eine Komponente senkrecht zur Einfallsebene des ersten einfallenden Lichtstrahls aufweist;
- – zumindest ein zweites Lichteinstrahlmittel zum Einstrahlen zumindest eines zweiten einfallenden Lichtstrahls einer bestimmten bzw. bestimmbaren zweiten Einstrahlpolarisation derart, dass der zweite einfallende Lichtstrahl im wesentlichen durch Totalreflexion an der zweiten Grenzfläche in einen zweiten reflektierten Lichtstrahl mit einer zweiten auslaufenden Polarisation reflektiert wird, wobei die zweite Einstrahlpolarisation zumindest zeitweise sowohl eine Komponente parallel als auch eine Komponente senkrecht zur Einfallsebene des zweiten einfallenden Lichtstrahls aufweist;
- – zumindest eine Polarisationserfassungseinrichtung zum Ermitteln eines Unterschieds zwischen einer ersten Polarisationsänderung von der ersten Einstrahlpolarisation zur ersten auslaufenden Polarisation und einer zweiten Polarisationsänderung von der zweiten Einstrahlpolarisation zur zweiten auslaufenden Polarisation; und
- – zumindest eine Auswerteeinrichtung zum Bestimmen des Unterschieds zwischen dem ersten Brechungsindex der Meßprobe und dem zweiten Brechungsindex der Referenzprobe aus dem ermittelten Unterschied zwischen den Polarisationsänderungen.
- At least one preferably at least partially substantially optically transparent, first optical element, which is preferably formed substantially as a lens and / or prism element, with at least one preferably substantially planar surface at least partially with the test sample to form a preferably substantially planar first interface is in contact or brought who that can;
- At least one preferably at least partially substantially optically transparent, second optical element having at least one preferably substantially planar surface at least partially filled with a saturated solution or suspension of the solute in the solvent to form a preferably substantially planar second interface Contact stands or can be brought;
- At least a first Lichteinstrahlmittel for irradiating at least a first incident light beam of a certain or determinable first Einstrahlpolarisation such that the first incident light beam is reflected substantially by total reflection at the first interface in a first reflected light beam having a first outgoing polarization, wherein the first Einstrahlpolarisation at least temporarily has both a component in parallel and a component perpendicular to the plane of incidence of the first incident light beam;
- At least one second light irradiation means for irradiating at least one second incident light beam of a definable second Einstrahlpolarisation such that the second incident light beam is reflected substantially by total reflection at the second interface in a second reflected light beam having a second outgoing polarization, wherein the second Einstrahlpolarisation at least temporarily has both a component in parallel and a component perpendicular to the plane of incidence of the second incident light beam;
- At least one polarization detection device for determining a difference between a first polarization change from the first single-beam polarization to the first outgoing polarization and a second polarization change from the second single-beam polarization to the second outgoing polarization; and
- - At least one evaluation device for determining the difference between the first refractive index of the sample and the second refractive index of the reference sample from the determined difference between the polarization changes.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf begleitende Zeichnungen bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft beschrieben. Dabei zeigen:The The invention will be described below with reference to the accompanying drawings preferred embodiments described by way of example. Showing:
In
der gezeigten bevorzugten Ausführungsform
umfasst die Vorrichtung eine Sättigungszelle
Vorzugsweise
steht die Sättigungszelle
In
einem Gehäuse
Ein
zweites optisches Element
In
der gezeigten bevorzugten Ausführungsform
umfasst die Vorrichtung einen Laser
Das
in seiner Polarisation modulierte Laserlicht wird anschließend über eine
zweite polarisationserhaltende Glasfaser
Der
erste einfallende Lichtstrahl
Beim
Vorgang der Totalreflexion erleidet das Licht einen Phasensprung.
Die Phasenverschiebung bzw. der Phasensprung hängt von dem Brechungsindexverhältnis zwischen
dem ersten optischen Element
Dadurch
unterscheidet sich die Polarisation des ersten auslaufenden Lichtstrahls
Der
erste auslaufende Lichtstrahl trifft nach dem Verlassen des ersten
optischen Elements
Der
zweite einfallende Lichtstrahl
Vorzugsweise
ist der zweite Analysator
In
Abhängigkeit
von der durch den zweiten auslaufenden Lichtstrahl
In
der Vorrichtung der
Vorzugsweise werden die Analysatoren unter einem Winkel von 45° zur Einfallsebene angeordnet. Bei dieser Anordnung ist ein besonders hohes Messsignal und damit eine besonders gute Messauflösung erreichbar. Die Analysatoren lassen somit vorzugsweise nur Polarisationskomponenten der reflektierten Lichtstrahlen auf die Photodetektoren treffen, die einen Winkel von 45° zur Einfallsebene aufweisen. Durch die Modulation der Polarisation der einfallenden Lichtstrahlen erhält man eine Modulation der auf die Photodetektoren auftreffenden Lichtintensität. In der gezeigten bevorzugten Ausführungsform ist eine maximale Intensität insbesondere dann erreicht, wenn die durch die Totalreflexion bewirkte relative Phasenverschiebung die am elektrooptischen Modulator bewirkte relative Phasenverschiebung genau aufhebt, also genau gegengleich zu dieser wirkt. Dadurch trifft linear polarisiertes Licht auf den Analysator, wobei die Polarisationsebene gleich der Polarisation des Laserlichts und damit in der gezeigten bevorzugten Ausführungsform gleich der Polarisationsrichtung des Analysators ist. Minimales Signal hingegen erhält man, wenn sich die beiden relativen Phasenverschiebungen bei der Totalreflexion und im elektrooptischen Modulator zu einer gesamten relativen Phasenverschiebung von π addieren. Dadurch entsteht eine zur Analysatorpolarisation senkrechte lineare Polarisation des reflektierten Lichtstrahls und die gemessene Intensität sinkt auf Null ab.Preferably the analyzers are at an angle of 45 ° to the plane of incidence arranged. In this arrangement, a particularly high measurement signal and thus a particularly good measurement resolution achievable. The analyzers Thus, preferably only polarization components of the reflected Beams of light hit the photodetectors, making an angle from 45 ° to Incidence level. By modulating the polarization of the incident Receives light rays a modulation of the incident on the photodetectors light intensity. In the shown preferred embodiment is a maximum intensity reached especially when the caused by the total reflection relative Phase shift which caused relative to the electro-optical modulator Phase shift exactly canceled, so exactly opposite to this acts. As a result, linearly polarized light strikes the analyzer, where the polarization plane is equal to the polarization of the laser light and thus in the preferred embodiment shown, equal to the polarization direction of the analyzer. On the other hand you get a minimal signal, when the two relative phase shifts in the total reflection and in the electro-optical modulator to a total relative phase shift of π add. Thereby This results in a linear polarization perpendicular to the analyzer polarization of the reflected light beam and the measured intensity decreases to zero.
Die nötigen Spannungsverhältnisse am elektrooptischen Modulator zum Erreichen eines Maximums hängen somit von der Phasenverschiebung bei der Totalreflexion ab und unterscheiden sich für den ersten einfallenden Lichtstrahl und den zweiten einfallenden Lichtstrahl in Abhängigkeit von den Brechungsindexverhältnissen an der ersten bzw. zweiten Grenzfläche. Die beiden detektierten Intensitätssignale weisen somit eine Phasenverschiebung auf, die ein Maß für die Differenz der relativen Phasenverschiebungen an der ersten und zweiten Grenzfläche sind und vorzugsweise mit der Differenz der relativen Phasenverschiebungen übereinstimmt. Dabei müssen lediglich zusätzliche Phasenverschiebungen, hervorgerufen durch weitere Reflexionen an Spiegeln und Strahlteilern, berücksichtigt werden, die aber durch entsprechende Eichungen bzw. Kalibrierungen berücksichtigt werden können.The force voltage conditions at the electro-optical modulator to reach a maximum thus depend from the phase shift in the total reflection and differentiate for the first incident light beam and the second incident light beam dependent on from the refractive index ratios at the first and second interfaces, respectively. The two detected intensity signals thus have a phase shift, which is a measure of the difference of the relative phase shifts at the first and second interfaces and preferably coincides with the difference in the relative phase shifts. It must only additional Phase shifts, caused by further reflections Mirrors and beam splitters, taken into account but by appropriate calibrations or calibrations considered can be.
Somit
wird der linear polarisierte Laserstrahl durch den elektrooptischen
Modulator (EOM) in seiner Polarisation periodisch moduliert und
mittels eines Strahlteilers
Über die
gezeigten Beispiele hinaus sind auch eine Reihe weiterer Ausführungsformen
und Variationen möglich.
Während
in den gezeigten Ausführungsformen
sowohl der Strahlteiler
Abweichend von den gezeigten Ausführungsformen können auch andere Winkel für einen elektrooptischen Modulator ein einfallendes Laserlicht und/oder einen Analysator verwendet werden. Es müssen auch nicht notwendigerweise Analysatoren für lineare Polarisation verwendet werden. Auch die Messung von zirkularer Polarisation wäre möglich und führt in analoger Weise zum Ziel. Außerdem ist es abweichend von den gezeigten bevorzugten Ausführungsformen nicht notwendig, die Polarisation des einfallenden Lichts zu modulieren. Es ist lediglich erforderlich, dass das einfallende Licht senkrechte und parallele Polarisationskomponenten aufweist. Dabei ist dann allerdings eine absolute Messung von Intensitäten und ein Vergleich der absoluten Intensitäten von Meß- und Referenzsignal anstelle einer Phasenverschiebung von gemessenen Intensitätsoszillationen erforderlich. Somit besitzen die gezeigten Ausführungsformen mit einer periodischen Modulation der Polarisation den Vorteil, dass nach Art einer Lock-In-Technik Störsignale ausgefiltert werden können und die Empfindlichkeit damit deutlich steigt.deviant of the embodiments shown can also other angles for an electro-optical modulator an incident laser light and / or an analyzer can be used. It does not necessarily have to Analyzers for linear polarization can be used. Also, the measurement of circular Polarization would be possible and leads in analogous to the goal. Furthermore it is different from the preferred embodiments shown not necessary to modulate the polarization of the incident light. It is only necessary that the incident light be vertical and parallel polarization components. It is then however, an absolute measurement of intensities and a comparison of the absolute ones Intensities of Measuring and Reference signal instead of a phase shift of measured Intensitätsoszillationen required. Thus, the embodiments shown have a periodic one Modulation of polarization has the advantage that in the manner of a lock-in technique noise can be filtered out and the sensitivity increases significantly.
- 1010
- Kristallisator bzw. Messzelle bzw. KristallisationszelleCrystallizer or measuring cell or crystallization cell
- 1212
- zu untersuchende Lösungto investigative solution
- 1414
- Sättigungszelle bzw. Referenzzellesaturation cell or reference cell
- 1616
- gesättigte Lösungsaturated solution
- 1818
- Öffnungopening
- 2020
- filtrierende Membranfiltering membrane
- 2222
- Schraubkappescrew cap
- 2323
- Ultraschallsenderultrasonic transmitter
- 2424
- Gehäusecasing
- 2626
- erstes optisches Elementfirst optical element
- 2828
- erste Grenzflächefirst interface
- 3030
- zweites optisches Elementsecond optical element
- 3232
- zweite Grenzflächesecond interface
- 3434
- Laserlaser
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