可变路径长度探测器制造技术

在此提供了一种探测器，该探测器具有一个探测器头部（2），其中形成了一个开孔（10）用于接收一个有待分析的样品。这个头部（2）包括一对光接口（16，18），每个光接口被置于该开孔（10）的一个对应的相对的内表面（20，22）处以限定穿过该开孔（10）的一个用于光辐射的路径（26）。这对光接口中的至少一个（18）包括对于在所感兴趣的这个或这些波长区域中的光辐射而言透明的一个元件（32）、并且被设置成允许该光辐射在探测器头部的内部（28）与开孔（10）之间传播。这种探测器进一步包括一个可移动的隔膜（24），在该隔膜中，这对光接口（16，18）中的一个（18）被定位成随该隔膜一起移动，并且一个致动器（46）被定位在该探测器头部（2）之内并且可操作地连接到该隔膜（24）上以控制其移动，以此改变用于光辐射的路径（26）的路径长度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可变路径长度探测器本专利技术涉及一种用于光学分析并具有可变传输路径长度的探测器，特别是涉及一种用于材料(尤其是在工艺管线、反应容器、存储罐或其他散装容器内的材料)的原位光学分析的可变路径长度探测器。在工业性过程中经常要求测量和监控工艺管线或反应容器的内容物。可能很重要的是能够对工艺罐内的反应进行跟踪或在工艺管线穿过处理系统时对其内容物进行监测而不通过带有泵、阀和冲洗安排的复杂旁路系统来传送其内容物。这种监测提供了实时过程控制的可能性。此外，在药物或食品制作行业中，可能很重要的是将这些内容物与外部设备的相互作用最小化，这种相互作用可能会增加污染风险，因此原位分析是优选的。光学光谱分析(特别是红外线分析)是非破坏性的、并且特别适合此类测量和监测，因为许多材料(特别是有机材料)显示出高度特征性的红外线吸收性能。因此，通过测量一个样品中的波长相关的红外线吸收，无论是在传输、反射或透反射(transflectance)分析配置中，都可确定有关样品的物理结构和组成的信息。红外光谱学已成功地用于分析多种多样的产品，包括奶类、谷物、油类、药品和生物燃料。从WO 96/12174中已知提供一种具有探测器头部的探测器，用于放置在反应容器中以便通过在线光学分析来确定其内容物。这种探测器包括在一个管内的第一光传输装置，该管延伸进入该容器内并且是旨在用于将光透射到一个槽缝的内表面上，该槽缝形成在该探测器头部内以便接收用于分析的样品。一个反射器被定位在该槽缝的相对的内表面上，以便将光朝向相对的窗口反射回去，光从该窗口透到反应容器外部用于分析被照射的样品。提供了一个致动器用于改变管内的光传输装置与反射器之间的传输路径长度。从US-A-5，708，273中还已知提供一种可变路径长度的光学探测器用于分析工艺管线内的材料。这种探测器包括一个探测器头部，其中形成了一个用于接收被照射样品的开槽的孔。光纤末端终止于在形成该开槽孔一侧的第一管状外壳内的一个窗口处，并且在第二管状外壳上安排了一个反射镜，该第二管状外壳被安置成与第一管状外壳滑动接合并且形成该孔的相对侧。该反射镜和窗口一起配合以限定穿过该孔病因此穿过待分析的样品的光路。一个手动操作的致动器被连接到一个外壳或两个外壳上用于使一个外壳相对于另一个外壳而滑动。该反射镜与窗口的分离由此而受到调节，以便改变穿过该槽缝的光的传输路径长度。根据本专利技术的一个第一方面，在此提供了一种探测器头部，其中形成了一个用于接收待分析样品的开孔，该头部包括一对光接口，该对光接口各自被设置在该开孔的一个相对内表面上以限定穿过该开孔的传输路径，其中该对光接口中的至少一个包括对于该波长中的光辐射透明的一个元件，该元件被配置成允许所感兴趣的光辐射在该探测器头部的内部与该开孔之间传播。该光学探测器进一步包括一个可移动的隔膜，可选择地处于一个波纹管的形式，其中该对光接口中的一个被定位成随其移动，并且一个致动器可操作地连接到该隔膜上以控制其移动，以此改变该路径长度。可任选地，该探测器头部进一步包括一个铰链系统，该铰链系统与该致动器协作在一个弧线中移动位于该隔膜内的光接口，以此改变该路径长度。该弧形运动由于光路长、度的改变而导致在这些光接口之间缺少平行性、并由此降低了在这些接口之间反射的任何不良影响。此外，该铰链系统可提供稳定性增加的隔膜，以抵抗由于外界影响如压力变化或管线中流动材料所施加的力所造成不希望的移动。该隔膜可包括一个扁平的柔性片或可替代地一个波纹片或波纹管，以提供一个增大的移动范围并且被形成为以便施加一种抵抗该隔膜延伸的偏置力，这在需要时可以替代一个分离的偏置装置，如一个弹簧。可任选地，这对光接口中的另一个也可以被定位在一个相关联的隔膜之内，该相关联的隔膜也是可移动的，以此改变穿过在这些接口之间的材料的传输路径的路径长度。通过考虑参见附图对根据本专利技术的探测器头部的多个示例性实施方案的以下说明，这些优点和其他优点将变得更加清晰 图I图示了根据本专利技术的一个探测器头部图2图示了通过图I的探测器头部的一个剖面A-A图3图示了图I和图2的探测器头部到替代性分析仪的光耦合；在图3a中光耦合到一个局部光栅分光计上，而在图3b中光耦合到一个远程分析仪上。图4图示了根据本专利技术的另一个示例性探测器头部。图5图示了用于移动该隔膜的几种替代性致动器。现在考虑附图说明图1，其中对根据本专利技术的一个示例性探测器头部2进行了图解，该探测器头部在此是旨在用于插入一个工艺管线、反应容器、存储罐或其他散装容器之中。探测器头部2配有一个接口区4，在此该接口区包括一个密封环6并且它是旨在用于同一个在例如工艺管线(未示出)上的相应的接口对接并且密封。这个接口区4的作用是将该探测器头部2的近端8与远端12分离的一个边界。在使用中，近端8是位于管线外部，而远端12是旨在用于在管线中浸入材料中，一般为流动性材料。一个开孔，在本实施方案中为一个槽缝10，被定位于探测器头部2内接口区6之后并且朝向探测器头部2的远端12。槽缝10提供了一个样品空间14，在工艺管线内的材料的一部分可进入(在本实施方案中为流入)该样品空间以供分析。一对光接口 16，18在该槽缝10内被定位成彼此相对地在该槽缝10的对应的相对的内表面20，22上。在本实施方案中，这些光接口中的一个18被示出是位于一个可移动的隔膜之内，在此该隔膜是有波纹的以形成一个波纹管隔膜24，但应该理解的是，该对光接口的另一个16也可以被定位在其自己的可移动隔膜之内。这些光接口 16，18配合而共同限定穿过该开孔并因此穿过一个位于这些光接口 16，18之间的槽缝10内的供分析的材料样品的一个辐射路径长度(总体上用箭头26示出)。传输路径的实际长度将取决于待分析的材料，并且特别是取决于在这种分析中采用的光能的波长区域。仅通过举例来说，本实施方案的探测器头部2可被配置成使用中红外线波长区域内的光能进行分析。在这种配置中，在这些光接口 16，18之间的间隙具有大约40 μ m的数量级，并且按以下说明可调整到大约20 μ m。在这种光学路径长度的预期变化合适的情况下，该波纹隔膜可以方便地被一个构造为基本上扁平片材的隔膜替代。这些光接口 16，18的小的相对位移以及极少密封件(无论是动态还是静态)，的总体要求使得将接口之一 18安装在柔性(典型地是金属)波纹管隔膜24中是有利的。这个波纹管隔膜24既可以是焊接到适当的内表面10和光接口 18的边缘上的一个标准波纹管，也可以全部整合成一体，如本实施方案中所展示。在这两种情况下，波纹管隔膜24可以制作足够硬，这样通过在装配过程中的预张力使它还可以作为致动器的复位弹簧起作用。这种结构可以有利地制作得足够稳定，这样使得在管线内材料的内部流动、压力波动等将不会对接口 16，18的相对位置具有任何显著的影响。现在转到图2，这是通过图I的探测器头部2的截面A-A，并且图中对共同的元件给予相同的参考数字。探测器头部2包括由样品空间14分开的第一腔28和第二腔30。光接口 18包括第一窗口 32，该第一窗口与波纹管隔膜24配合密封第一腔28来防止来自样品空间14的材料侵入。在本实施方案中,光接口 16被不出包括第二窗口 34,该第二窗口密封第二腔30来防止来自样品空间14的材料侵入。一个光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂安·博恩，
申请(专利权)人：福斯分析股份公司，
类型：发明
国别省市：