專(zhuān)利名稱(chēng)：通過(guò)加工管線(xiàn)管道部分的物質(zhì)的在線(xiàn)光學(xué)分析的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及光譜學(xué)，并且特別是涉及一種用于允許對(duì)通過(guò)給定加工廠加工管線(xiàn)的管道部分的物質(zhì)進(jìn)行光譜分析的非插入式裝置。
背景技術(shù)：
利用光譜學(xué)對(duì)例如化學(xué)、制藥、石油、半導(dǎo)體和食品產(chǎn)品加工業(yè)的加工廠所用的各種溶液的化學(xué)成份和物理性質(zhì)進(jìn)行監(jiān)控是已知的。通常，這種光譜分析是通過(guò)從加工廠的加工管線(xiàn)對(duì)被分析的物質(zhì)進(jìn)行提取樣品并對(duì)收集的樣品用近紅外到遠(yuǎn)紅外輻射從其中穿過(guò)來(lái)進(jìn)行光譜測(cè)定分析而執(zhí)行的。
如果不用上述方法，最好直接通過(guò)加工管線(xiàn)的管道部分執(zhí)行在線(xiàn)測(cè)試，并且當(dāng)如果加工管線(xiàn)包括用光透射材料制成的、直接通過(guò)該現(xiàn)存管道部分的管道部分時(shí)，這樣做可以避免加工管線(xiàn)的改動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種光透射裝置，其適合裝配在加工管線(xiàn)的管道部分的外部，以用于允許對(duì)通過(guò)該管道部分循環(huán)的物質(zhì)進(jìn)行光譜分析。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供對(duì)物質(zhì)的在線(xiàn)分析，而不需要從加工管線(xiàn)對(duì)該物質(zhì)提取樣品，該物質(zhì)通過(guò)該加工管線(xiàn)進(jìn)行循環(huán)。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種光透射裝置，其用于允許對(duì)通過(guò)加工管線(xiàn)循環(huán)的物質(zhì)進(jìn)行光譜分析，而在當(dāng)該加工管線(xiàn)包括由光透射材料制成的管道部分時(shí)不需要對(duì)該加工管線(xiàn)進(jìn)行改動(dòng)。
因此，根據(jù)本發(fā)明，提供一種非插入式(non-intrusive)裝置，其用于允許對(duì)通過(guò)加工管線(xiàn)的光透射管道部分的受限制(confined)加工流進(jìn)行光譜分析，該裝置包括適合裝配在光透射管道部分外部的夾子，所述夾子至少部分地由光透射材料制成，并且能夠連接光源以便引導(dǎo)光束橫向通過(guò)該管道部分。
這里，術(shù)語(yǔ)光譜分析的意圖是指借助于電磁譜來(lái)探查物質(zhì)或物體，特別是其化學(xué)成份和物理性質(zhì)分析。
這里，術(shù)語(yǔ)光的意圖是指包括在電磁譜中的所有波長(zhǎng)的光，包括電磁譜的紫外、可見(jiàn)和紅外部分。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)一般方面，提供一種管道裝配的光透射裝置，其用于允許對(duì)通過(guò)加工管線(xiàn)管道部分的物質(zhì)進(jìn)行光譜分析，其中所述的管道部分是用光透射材料制成的，該管道裝配的光透射裝置包括適合于繞該管道部分以可拆開(kāi)方式固定的夾子，當(dāng)所述夾子繞該管道部分固定時(shí)，所述夾子形成與該管道部分交叉的光程(opticalpath)。


上面已經(jīng)一般地描述了本發(fā)明的性質(zhì)，下面將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明，附圖以說(shuō)明方式示出本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，且其中圖1是加工管線(xiàn)的示意透視圖，根據(jù)本發(fā)明的光透射裝置裝配在該加工管線(xiàn)的外部，以用于允許對(duì)通過(guò)該加工管線(xiàn)管子的加工流進(jìn)行光譜分析；圖2是裝配在該加工管線(xiàn)一部分上的光透射裝置的放大視圖；圖3是該光透射裝置部分放大的分解圖，示出該裝置如何以可拆卸方式繞加工管線(xiàn)的一部分進(jìn)行固定；以及圖4是裝配在該加工管線(xiàn)上的光透射裝置的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
如同將在下面說(shuō)明的，本發(fā)明一般地涉及一種光透射裝置10，其適合于繞給定的加工廠的加工管線(xiàn)以可拆卸方式固定，以允許對(duì)通過(guò)該加工管線(xiàn)循環(huán)的物質(zhì)的成份和/或物理性質(zhì)進(jìn)行光學(xué)分析。更具體地說(shuō)，光透射裝置10適合于從外部安裝在現(xiàn)有加工管線(xiàn)的管道部分，以引導(dǎo)來(lái)自遠(yuǎn)處的光源(未示出)的光束(可見(jiàn)光、近紅外光或紅外光)通過(guò)該管道部分，并且然后將通過(guò)該管道部分從被照明物質(zhì)射出的光傳出給光接收傳感器(未示出)，例如光譜儀。應(yīng)當(dāng)明白，加工管線(xiàn)的管道部分必須用光透明材料或半透明材料制成，例如聚四氟乙烯(PTFE)、其他氟化烴聚合物，以及任何其他光/紅外透射材料，以使光能夠從其中橫向通過(guò)。例如，管道部分可以用TeflonTM、玻璃、聚丙烯、聚苯乙烯或其他聚合物制成。
正如下面將會(huì)看到的，本發(fā)明有利的是能夠在線(xiàn)控制和監(jiān)控加工流而不需要從加工管線(xiàn)提取產(chǎn)品樣品。因此，沒(méi)有那種污染加工流的危險(xiǎn)。本發(fā)明在包含光透射管道部分的加工管線(xiàn)的工業(yè)應(yīng)用中更為有利，其中能夠通過(guò)簡(jiǎn)單地將光透射裝置安裝在加工管線(xiàn)的光透射管道部分的外部來(lái)執(zhí)行對(duì)加工流的控制和監(jiān)控，也就是，不需要用光透射管道部分替換該加工管線(xiàn)的一段，從而免除任何加工中斷。這就是說(shuō)，在那些應(yīng)用中，加工管線(xiàn)不需要任何形式的改動(dòng)。只需要將光透射裝置10裝配在加工管線(xiàn)的光透射管道部分的外部。
圖1是例示出本發(fā)明的一個(gè)可能應(yīng)用。更具體地說(shuō)，圖1示出了沾濕臺(tái)(wet station)12，例如在半導(dǎo)體工業(yè)中所用的那種沾濕臺(tái)。沾濕臺(tái)12主要由循環(huán)管線(xiàn)14構(gòu)成，該循環(huán)管線(xiàn)包括經(jīng)TeflonTM管22以封閉循環(huán)連接在一起的槽16、過(guò)濾器18和泵20。槽16能夠容納各種溶液，例如清潔液、剝離液或蝕刻液。
如圖1中所見(jiàn)，光透射裝置10直接安裝在現(xiàn)有加工管線(xiàn)14的選定管道部分上的TeflonTM管22的外部。光透射裝置10通常包括夾子24，其適合于以可拆開(kāi)方式固定在具有不同外徑的不同管道或管子上。
夾子24具有空心主體26，其形成外圍端部敞開(kāi)的細(xì)長(zhǎng)狹槽28，該細(xì)長(zhǎng)狹槽適合于容納多個(gè)可互換的管道適配器中的一個(gè)，其中的一個(gè)在圖3中用30表示。不同的管道適配器用于每一管道直徑，從而使該主體26能夠裝配在大范圍種類(lèi)的管道上。管道適配器30包括一對(duì)從底壁33垂直延伸的間隔開(kāi)的管道夾持臂32，以用于緊緊地夾持其具有稍大于夾持臂32之間間隔的外徑的管道或管子。至少該適配器30的底壁33是用光透射材料制成的，例如但不限于PTFE或其他氟化烴聚合物。一旦正確的適配器被選定并安裝在加工管線(xiàn)14的選定管道部分上，主體26被帶到適配器30上，以將適配器定位在該主體26的狹槽28內(nèi)。適配器30被覆蓋板34保持夾住在狹槽28內(nèi)。在覆蓋板34用螺釘36以可拆卸的方式固定在主體26上。該覆蓋板34設(shè)置在其具有細(xì)長(zhǎng)鎖定肋38的下表面，該鎖定肋38用于與從管道適配器30的夾持臂32之一橫向向外伸出、軸向間隔開(kāi)的一對(duì)鎖定鉤爪40之間接合，以將適配器30鎖定在狹槽28內(nèi)防止其軸向滑動(dòng)。
如圖4所示，主體26設(shè)置在其狹槽28的一側(cè)，且結(jié)合有第一連接件41用于容納第一光光纖電纜42的遠(yuǎn)端部分。第一光纖電纜42相對(duì)的近端與光源(未示出)連接，以用于引導(dǎo)諸如但不限于紅外光束(IR光束)或近紅外光束(NIR光束)的光束橫向通過(guò)加工管線(xiàn)14的由TeflonTM管22構(gòu)成的管道部分。狹槽28的側(cè)壁可以由光透射材料制成，以使光束從其中穿過(guò)，或者，作為另一種選擇，可以在其中形成一對(duì)相對(duì)對(duì)準(zhǔn)的光透射窗口44。該窗口44可以以孔的形式設(shè)置。光束被引導(dǎo)成與夾子24裝配在其上的管道部分的中心軸相交。
根據(jù)本發(fā)明的所示實(shí)施例，從照明加工溶液射出的光通過(guò)TeflonTM管22的管道部分、管道適配器30的底壁33和狹槽28側(cè)壁中的一個(gè)側(cè)壁，在經(jīng)第二光纖電纜48透射到光接收傳感器之前被一對(duì)平面鏡46(見(jiàn)圖4)轉(zhuǎn)向180度，該第二光纖電纜48的遠(yuǎn)端部分用第二連接件50連接在夾子24的主體26。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，利用鋁框架(未示出)將平面鏡46裝配在夾子24的空心主體26內(nèi)。應(yīng)當(dāng)注意，也可以設(shè)置透鏡來(lái)將被透射的光聚焦到第二光纖電纜48，或作為另一選擇，直接聚焦到光接收傳感器。而且，還應(yīng)當(dāng)注意，第二連接件50可以設(shè)置在狹槽28與第一連接件相對(duì)的一側(cè)，并與其對(duì)準(zhǔn)。事實(shí)上，各種光學(xué)元件可以整體地設(shè)置在夾子24的空心主體26內(nèi)，以使光跟隨光源和光接收傳感器之間的光程。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，夾子24的空心主體26由TeflonTM制成，以保護(hù)安放在其內(nèi)的光學(xué)元件不受周?chē)h(huán)境的侵蝕。但是，應(yīng)當(dāng)明白，夾子24可以用各種材料制成。
在管22由非光學(xué)透明或半透明材料制成的情況下，這種管的一部分可以用適當(dāng)?shù)墓艿啦糠痔鎿Q一次，并且然后當(dāng)其需要時(shí)可以用光透射裝置10，而沒(méi)有進(jìn)一步改變加工管線(xiàn)的管子。
正如從上述所了解的，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)在線(xiàn)光譜檢測(cè)，以確定通過(guò)物質(zhì)在其內(nèi)循環(huán)的現(xiàn)有管道部分的物質(zhì)的化學(xué)成份和/或性質(zhì)。
很容易看到，上述的本發(fā)明具有許多優(yōu)點(diǎn)，可以總結(jié)如下不需制各樣品，快速安裝而沒(méi)有加工中斷，完全不接觸，不插入，從而沒(méi)有污染的可能性等。
權(quán)利要求
1.一種非插入式裝置，其用于允許對(duì)通過(guò)加工管線(xiàn)的光透射管道部分的受限制加工流進(jìn)行光譜分析，該裝置包括適合裝配在該光透射管道部分外部的夾子，所述夾子至少部分地由光透射材料制成，并且能夠連接于光源，以便引導(dǎo)光束橫向地通過(guò)該管道部分。
2.如權(quán)利要求1所述的非插入式裝置，其中，所述夾子適合于以可松開(kāi)的方式繞該光透射管道部分固定。
3.如權(quán)利要求1所述的非插入式裝置，其中，所述夾子是可調(diào)節(jié)的，以便能夠固定在具有不同截面尺寸的光透射管道上。
4.如權(quán)利要求1所述的非插入式裝置，其中，所述夾子包括主體其形成用于容納可互換的管道適配器的外圍狹槽，該管道適配器適合于夾持具有不同外徑的管道。
5.如權(quán)利要求4所述的非插入式裝置，其中，所述夾子還包括可拆卸的蓋，其用于將所述可互換的管道適配器中所選定的一個(gè)保持被夾住在所述外圍狹槽內(nèi)。
6.如權(quán)利要求1所述的非插入式裝置，其中，所述夾子包括具有管道接合部分的主體，所述管道接合部分由光透射材料制成。
7.如權(quán)利要求6所述的非插入式裝置，其中，所述主體具有第一連接件，其適合于連接于光纖電纜，以引導(dǎo)光束通過(guò)所述管道接合部分和通過(guò)夾子裝配在其上的光透射管道部分。
8.如權(quán)利要求7所述的非插入式裝置，其中，所述主體具有第二連接件，其適合于連接于光接收傳感器，該光接收傳感器用于接收通過(guò)光透射管道和夾子的管道接合部分而從加工流發(fā)射的光。
9.如權(quán)利要求6所述的非插入式裝置，其中，所述光透射材料選自包含下述各項(xiàng)的組中近紅外透射材料和紅外透射材料。
10.如權(quán)利要求8所述的非插入式裝置，其中，所述第二連接件經(jīng)第二光纖電纜可連接于所述光接收傳感器。
11.如權(quán)利要求1所述的非插入式裝置，其中，所述夾子具有主體，該主體安放至少一個(gè)光學(xué)元件，以用于沿預(yù)定的光程來(lái)引導(dǎo)從加工流發(fā)射的光束。
12.如權(quán)利要求1所述的非插入式裝置，其中，所述夾子具有基本空心的主體，該主體具有管道接合部分，通過(guò)該管道接合部分所述主體適合于以可松開(kāi)的方式直接裝配在加工管線(xiàn)的光透射管道部分上，所述管道接合部分形成通過(guò)該管道接合部分的光程，以用于接收和傳導(dǎo)通過(guò)該加工管線(xiàn)的光透射管道部分的光束，并且至少一個(gè)光學(xué)元件安放在所述主體內(nèi)，以用于收集通過(guò)該管道部分透射的光。
13.如權(quán)利要求12所述的非插入式裝置，其中，所述管道接合部分包括形成在主體一個(gè)面上的端部敞開(kāi)的狹槽，和以可拆卸方式安裝在所述端部敞開(kāi)的狹槽中的管道適配器，所述管道適配器具有底壁，一對(duì)間隔開(kāi)的管道夾持臂從該底壁延伸，該夾持臂適合于在其之間容納光透射管道部分，其中，所述管道適配器至少部分地由光透射材料制成。
14.一種管道裝配的光透射裝置，其與裝配在加工管線(xiàn)中的光透射管道部分組合，用于允許對(duì)該加工管線(xiàn)中的物質(zhì)進(jìn)行光學(xué)分析，該管道裝配的光透射裝置包括以可拆開(kāi)方式繞該管道部分固定的夾子，當(dāng)所述夾子繞該管道部分固定時(shí)，所述夾子形成與該管道部分相交的光程。
15.如權(quán)利要求14所述的組合，其中，所述夾子具有基本空心的、具有管道接合部分的主體，通過(guò)該管道接合部分，所述主體以可松開(kāi)方式直接裝配在光透射管道部分上，所述光程通過(guò)所述管道接合部分延伸，以通過(guò)光透射管道部分來(lái)接收和傳導(dǎo)光束；以及至少一個(gè)安放在所述主體內(nèi)的光元件，以用于收集通過(guò)管道部分透射的光。
16.如權(quán)利要求15所述的組合，其中，所述管道接合部分包括形成在主體一個(gè)面上的端部敞開(kāi)的狹槽，并且管道適配器以可移動(dòng)的方式安裝在所述端部敞開(kāi)的狹槽內(nèi)，所述管道適配器具有底壁，一對(duì)間隔開(kāi)的夾持臂從該底壁延伸，以用于在其之間容納光透射管道部分，其中，所述管道適配器至少部分地由光透射材料制成。
17.如權(quán)利要求14所述的組合，其中，所述夾子包括具有管道接合部分的主體，所述管道接合部分由光透射材料制成。
18.如權(quán)利要求17所述的組合，其中，所述主體具有第一連接件，其適合于連接于光纖電纜，該光纖電纜引導(dǎo)光束通過(guò)所述管道接合部分和通過(guò)夾子裝配在其上的光透射管道部分。
19.如權(quán)利要求18所述的組合，其中，所述主體具有第二連接件，其適合于連接于光接收傳感器，以用于接收通過(guò)光透射管道部分和夾子的管道接合部分從該物質(zhì)發(fā)射的光。
20.如權(quán)利要求17所述的組合，其中，所述光透射材料選自包含下各項(xiàng)的組近紅外透射材料和紅外透射材料。
全文摘要
一種管道裝配的光透射裝置(10)，其用于允許對(duì)經(jīng)過(guò)由光透射材料制成的加工管線(xiàn)管道(14)中的物質(zhì)進(jìn)行光學(xué)分析。該裝置(10)包括適合于以可拆開(kāi)方式繞該管道部分固定的夾子(24)。當(dāng)夾子(24)裝配在管道部分上時(shí)，該夾子(24)形成與該管道部分相交的光程。
文檔編號(hào)G01N21/31GK1578904SQ02821480
公開(kāi)日2005年2月9日 申請(qǐng)日期2002年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月16日
發(fā)明者亨利·布艾斯, 保羅·沙博, 西爾萬(wàn)·迪翁, 伯努瓦·特科特 申請(qǐng)人:Abb博門(mén)有限公司