总有机碳传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种用于感测液体(L)中的有机碳的传感器(1)，包括：具有用于容纳液体(L)的内部空间(20)的容器(2)、光电探测器(3)和光源(4)，所述光源被配置成发射紫外光(5)，使得紫外光(5)沿着光路(P)行进通过驻留在内部空间(20)中的液体(L)，并且可被液体(L)中的有机分子的碳键吸收。根据本发明专利技术，光电探测器(3)被配置成检测可见或红外光谱中的光，并且传感器(1)包括布置在光路中的下转换材料部分(22；22a)，其中下转换材料部分(22；22a)被配置为接收由光源(4)发射的入射紫外光(5)并且将所接收的紫外光(5)下转换并且发射可见或红外光谱中的下转换光(50)，使得所发射的下转换光(50)撞击在光电探测器(3)上。撞击在光电探测器(3)上。撞击在光电探测器(3)上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】总有机碳传感器


[0001]本专利技术涉及一种基于紫外(UV)光来感测液体中，特别是水中的有机分子的碳键的传感器。
[0002]这种传感器特别用于检测所谓的总有机碳(TOC)、溶解有机碳(DOC)、水质测试参数UV254和/或化学需氧量(COD)。

技术介绍

[0003]总有机碳(TOC)值是环境分析中常用的总和参数，表示样品中总有机碳的总和。该参数通常以单位体积质量(例如mg/L)表示。因此，它是例如液体探针(liquidprobe)如水中的有机碳含量的量度。因此，TOC不包括无机结合的碳，例如碳酸盐或CO2。
[0004]液体中的有机碳含量与液体的UV吸光度相关。
[0005]US2016/0356713A1公开了一种内联水污染物检测器，包括照度传感器，用于检测由UV254 LED产生的紫外光的吸收，当水填充检测器的样品室时，该UV254 LED可以被启用。
[0006]然而，由于使用了在光谱的紫外区域中敏感的诸如光电探测器的电子元件，这种传感器相对昂贵。

技术实现思路

[0007]因此，本专利技术要解决的问题是提供一种传感器，其包括简单且成本有效的设计，该设计允许感测液体中的有机碳，特别是TOC、DOC、UV254和/或COD。
[0008]该问题通过具有权利要求1的特征的传感器来解决。
[0009]该传感器的优选实施例在从属权利要求中陈述并在下面描述。
[0010]根据权利要求1，公开了一种用于感测液体(特别是水)中的有机碳，特别是TOC、DOC、UV254和/或COD的传感器，所述传感器包括：
[0011]‑
具有用于容纳液体的内部空间的容器，
[0012]‑
光电探测器，
[0013]‑
光源，所述光源被配置成发射紫外光，使得紫外光沿着光路行进通过驻留在内部空间中的液体并且能够被液体中的有机分子的碳键吸收。
[0014]在本专利技术的框架中，碳键是碳
‑
碳键，即两个碳原子之间的共价键。
[0015]根据本专利技术，光电探测器被配置为检测可见或红外光谱中的光，并且传感器包括布置在光路中的下转换材料部分，其中下转换材料部分被配置为接收由光源发射的入射紫外光并且将所接收的紫外光下转换并且发射所述可见或红外光谱中的下转换光，使得所发射的下转换光撞击在光电探测器上。
[0016]有利地，由于使用将紫外辐射转换成可见或红外光谱中的光的下转换材料，可以省略专用的紫外光光电探测器/光电二极管。
[0017]特别地，紫外(UV)光是包括100nm和400nm之间的波长的光，因此特别地具有比可见紫光更短的波长。此外，红外(IR)光位于可见光谱的红色端之外。光谱的UV部分被分成三
个区域：UVA(315nm至400nm)、UVB(280nm至315nm)和UVC(100nm至280nm)。
[0018]此外，本专利技术允许使用更大的光电探测器，从而在不增加成本的情况下产生更高的分辨率。
[0019]特别地，由于特定的设计，根据本专利技术的传感器对于存在于待测试液体中的气泡而言更稳健。
[0020]此外，使用面向光源/光电探测器的反射表面/下转换材料，可以收集更多的光，这也增加了传感器的分辨率。
[0021]根据本专利技术的实施例，光源是被配置为发射UV光的发光二极管(LED)。此外，在一个实施例中，光电探测器是在可见或红外光谱中敏感的光电二极管。特别地，光电探测器/光电二极管可以基于诸如Si、GaAs(VIS
‑
NIR，IR)的材料，并且光源/LED可以基于诸如GaN、SiC的材料。
[0022]此外，根据优选实施例，UV光可沿其通过有机分子的碳键在液体中被吸收的所述光路包括1cm至10cm的长度，特别是2cm至6cm。
[0023]此外，根据本专利技术的实施例，容器包括面向容器的内部空间的内表面。
[0024]优选地，内表面包括以下之一：平坦区域、弯曲区域、凹陷区域、抛物线区域、椭圆区域。
[0025]此外，在实施例中，所述内表面的至少一个区域(特别是完整的内表面或所述平坦的、弯曲的、凹陷的、椭圆形的或抛物线形的区域)由所述下转换材料部分形成，特别地使得由光源发射的紫外光撞击在下转换材料部分上，并且由下转换材料部分发射的下转换光撞击在光电探测器上。
[0026]此外，根据本专利技术的实施例，所述下转换材料部分形成布置在光电探测器上的具有100nm至5mm厚度的层，特别地使得由光源发射的紫外光撞击在所述内表面上(例如，在所述平坦的、凹陷的、椭圆形的或抛物线形的区域上)，由内表面反射，撞击在所述层上，并且由所述层发射的下转换光撞击在光电探测器上。因此，在下转换材料部分形成布置在光电探测器上的所述层的情况下，根据实施例，所述内表面被设计为反射紫外光。根据另一实施例，由下转换材料部分形成的所述层包括在100nm至5mm范围内，特别是在1μm至1mm范围内的厚度。
[0027]此外，根据本专利技术的实施例，形成相应的下转换材料部分的下转换材料是以下材料中的一种或包括以下材料中的一种：聚苯乙烯、荧光聚合物、荧光陶瓷、嵌入聚合物基质或玻璃基质或薄膜中的量子点形式的半导体颗粒、有机荧光团、瓷器、赤陶、砂岩、玻璃、PVC(聚氯乙烯)、荧光聚合物粘土。
[0028]此外，根据一个实施例，下转换材料可以包含以下添加剂中的一种或多种：
[0029]a)紫外线吸收剂(即，吸收紫外光的材料)，优选地以下中的一种：金红石型氧化钛、二氧化钛、羟基二苯甲酮、羟基二苯甲酮草酰苯胺、羟基苯基苯并三唑、羟基苯基苯并三唑草酰苯胺、二苯甲酮、苯并三唑、羟基苯基三嗪。
[0030]b)淬灭剂，优选镍淬灭剂，以减少荧光，从而延长下转换材料的寿命。这里，猝灭是指降低给定物质的荧光强度的任何过程。
[0031]c)位阻胺光稳定剂(HALS)，优选2,2,6,6
‑
四甲基哌啶。
[0032]此外，根据本专利技术的实施例，传感器包括连接到容器的盖子，用于封闭容器。
[0033]特别地，盖子包括面向容器的内部空间的第一表面，其中优选地所述第一表面是不透明的，即，非半透明的。特别地，表面可以是黑色的(例如，涂覆有黑色涂料/材料)或金属的。此外，容器的外表面也优选地是不透明的。
[0034]此外，根据本专利技术的实施例，传感器包括布置在盖子和容器的正面之间的密封构件，该正面包括由盖子封闭的容器开口。
[0035]此外，根据本专利技术的实施例，容器包括形成正面的凸缘，其中盖子连接到凸缘。
[0036]此外，根据本专利技术的实施例，光电探测器和光源在容器的内部空间的外部安装到盖子，特别是安装到盖子的第二表面，该第二表面从盖子或容器的内部空间背离所述第一表面。
[0037]此外，根据本专利技术的实施例，光电探测器和光源布置在印刷电路板上，该印刷电路板安装到盖子，特别是安装到盖子的所述第二表面，或者其中光电探测器安装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于感测液体(L)中的有机分子的碳键的传感器(1)，包括：
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容器(2)，其具有用于容纳所述液体(L)的内部空间(20)，
‑
光电探测器(3)，以及
‑
光源(4)，其被配置为发射紫外光(5)，使得所述紫外光(5)沿着光路(P)行进通过驻留在所述内部空间(20)中的液体(L)，并且能够被所述液体(L)中的有机分子的碳键吸收，其特征在于所述光电探测器(3)被配置成检测可见或红外光谱中的光，并且所述传感器(1)包括布置在所述光路(P)中的下转换材料部分(22；22a)，其中所述下转换材料部分(22；22a)被配置为接收由所述光源(4)发射的入射紫外光(5)并且将所接收的紫外光(5)下转换并且发射所述可见或红外光谱中的所述下转换光(50)，使得所发射的下转换光(50)撞击在所述光电探测器(3)上。2.根据权利要求1所述的传感器，其中，所述容器(2)包括面向所述容器(2)的所述内部空间(20)的内表面(21)。3.根据权利要求2所述的传感器，其中，所述内表面(21)包括以下中的一个：平坦区域、弯曲区域、凹陷区域、抛物线区域、椭圆区域。4.根据权利要求2或3所述的传感器，其中，所述内表面(21)的至少一个区域由所述下转换材料部分(22)形成。5.根据权利要求1至3中任一项所述的传感器，其中，所述下转换材料部分(22a)形成布置在所述光电探测器(3)上的层(22a)。6.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述下转换材料部分由以下材料中的一种构成或包括以下材料中的一种：聚苯乙烯、荧光聚合物、荧光陶瓷、嵌入聚合物基质或玻璃基质或膜中的量子点形式的半导体颗粒、有机荧光团、瓷器、陶器、砂岩、玻璃、聚氯乙烯、荧光聚合物粘土。7.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述下转换材料部分包括以下添加剂中的一种或多种：紫外线吸收剂、金红石氧化钛、二氧化钛、羟基二苯甲酮、羟基二苯甲酮草酰苯胺、羟基苯基苯并三唑、羟基苯基苯并三唑草酰苯胺、二苯甲酮、苯并三唑、羟基苯基三嗪、猝灭剂、镍猝灭剂、受阻胺光稳定剂(HALS)、2,2,6,6
‑
四甲基哌啶。8.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述传感器(1)包括连接至所述容器(2)的盖子(23)，用于封闭所述容器(2)。9.根据权利要求8所述的传感器，其中，所述光电探测器(3)和所述光源(4)被安装到所述盖子(23)。10.根据权利要求8或9所述的传感器，其中，所述光电探测器(3)和所述光源(4)被布置在安装到所述盖子(23)的印刷电路板上，或者其中，所述光电探测器(3)被安装到第一印刷电路板(30)并且所述光源(4)被安装到第二印刷电路板(40)，其中，所述两个印刷电路板(30，40)被安装到所述盖子(23)。11.根据权利要求8至10中任一项所述的传感器，其中，所述盖子(23)包括第一孔(230)，以允许光从所述内部空间(20)朝向所述光电探测器(3)通过，并且其中，所述盖子(23)包括第二孔(231)，以允许由所述光源(4)发射的紫外光(5)通过而进入所述容器(20)的所述内部空间中。
12.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述传感器(1)包括连接至所述容器(2)的导管(6)，所述导管被配置为将液体(L)引导到所述容器(2)的所述内部空间(20)中并且引导出所述容器(2)的所述内部空间(20)，其中，所述导管(6)连接至所述容器(2)的边界部分，所述边界部分包括所述容器(2)的由所述盖子(23)封闭的开口(2b)。13.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述传感器(1)包括分析电路(7)，所述分析电路被配置为分析所述光电探测器(3)的输出信号并且生成指示所述液体(L)中的有机碳浓度的输出。14.根据权利要求2或引用权利要求2时的权利要求3至13中任一项所述的传感器，其中，所述传感器(1)包括另一光源(4a)，所述另一光源被配置成发射可见光谱中的光，使得所述光被所述容器(2)的所述内表面(21)的所述下转换材料部分(22)反射，其中，所述传感器(1)被配置为测量所述反射光以估计指示以下中的至少一个的值：下转换材料部分(22)的老化，沉积在所述下转换材料部分(22)上的污染物。15.根据权利要求1至13中任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉斐尔，
申请(专利权)人：盛思锐公司，
类型：发明
国别省市：