2] 在圖3中可以看到，緊湊的分光計被置于傳感器模塊18中。分光計用于檢查流體， 其可通過（在圖3中未示出的）通道流入和流出樣品空間26。
[0053] 分光計的輻射源28根據(jù)所期望的分析而選擇。例如可提供低壓-水銀汽燈，其發(fā) 射出在254nm的情況下具有第一最大值的UV光，或可提供氣-閃光燈，其光從UV范圍（從 大致190nm起）至紅外范圍（至大致2000nm)。即使當(dāng)福射源28發(fā)出的射線在可視范圍外 時，在此為了簡單而使用概念"光"。
[0054] 另外屏蔽的輻射源28的小的入口窗30和分光計的進(jìn)入孔徑（下文中：第一孔 徑）32限定光軸A。進(jìn)入孔徑32的寬度在（亞）毫米范圍中，例如在0. 1至1.0mm的范圍 中。
[0055] 通過正側(cè)的、對輻射源28的光可通過的進(jìn)入窗34,光進(jìn)入樣品空間26,待檢查的 流體在該樣品空間中。
[0056] 樣品空間26是長的，其中，沿著光軸A的大小為幾個厘米的數(shù)量級，例如6cm。當(dāng) 待探測的物質(zhì)僅以小的濃度存在于流體中時，在光程的方向上要求這樣的長度。
[0057] 樣品空間26可以是器皿或另一殼體的內(nèi)部空間，其包圍流體通道。在圖4中示出 針對流體通過環(huán)路36a，36b在這樣的殼體38中的流入和流出的實例。為了更清晰，在此僅 示出流體連接部24a，24b、流入通道40a和流出通道40b以及殼體38,具有進(jìn)入窗34和在 相反的端部上布置的正側(cè)排出窗42,通過該窗，光沿著光軸A耦合出離開樣品空間26。
[0058] 為了最小化散射光影響，包圍樣品空間26的殼體38是盡可能不透光的，這可在 (半）透明殼體材料的情況下例如通過涂層實現(xiàn)。當(dāng)然，這不適用于進(jìn)入窗34和排出窗42 的區(qū)域。
[0059] 在各情況下，為了減小結(jié)構(gòu)尺寸，樣品空間26集成到分光計中，S卩，樣品空間26位 于分光計的進(jìn)入孔徑32之后，而不位于其之前。
[0060] 從樣品空間26中離開的光通過準(zhǔn)直透鏡（第一透鏡）44以及額外的限制孔徑（下 文中：第二孔徑）46。準(zhǔn)直透鏡44的焦距在厘米的范圍中，例如為5cm。
[0061] 如在圖3中所示的，第二孔徑46優(yōu)選被布置在射線束的范圍中，在該范圍中射線 通過第一透鏡44被對準(zhǔn)，S卩，平行延伸。然而在光程方向上觀察，第二孔徑46可被布置成 略前于第一透鏡44,下文中將更加具體地描述。
[0062] 優(yōu)選地，第二孔徑46被構(gòu)建成窄的縫隙，其縱向方向在圖3中垂直于紙面延伸?？p 隙垂直（橫向）于縱向方向的的最大擴(kuò)展擴(kuò)展限定第二孔徑46的寬度d(例如參見圖8a)， 其在（亞）毫米范圍中，例如在〇. 1至1. 〇mm的范圍中。對于第二孔徑46的可能幾何形狀， 同樣在下文中更加具體地描述。
[0063] 在光通過反射光柵、透射光柵或棱鏡形式的衍射件48而被分解成其光譜色之后， 借助于聚焦透鏡（第二透鏡）50聚焦到對于相關(guān)波長范圍光敏感的探測器52上。聚焦透 鏡50的焦距再次在厘米的范圍中，例如3. 6cm。
[0064] 衍射件48優(yōu)選被構(gòu)建成鏡光柵，使得探測器52不必位于光軸A的延長部中，而是 可被節(jié)省空間地布置在傳感器模塊18的自由空間中，在樣品空間26旁邊。衍射件48也可 被涂覆成具有合適的縫隙幾何形狀的衍射光柵，或僅被構(gòu)建成窄的，如縫隙那么寬。
[0065] 優(yōu)選地，探測器52是節(jié)省空間的光電傳感器，具有由合適的探測器元件構(gòu)成的一 維排列。探測器面54中的光學(xué)敏感區(qū)域的長度在厘米的范圍中，例如為2. 54cm。探測器52的電信號在流體-分析系統(tǒng)10的傳感器模塊18和/或電子模塊12的處理單元中被處 理。測量結(jié)果被顯示在電子模塊12的顯示器14上。
[0066] 下文中更加具體地描述第二孔徑46對于測量結(jié)果的質(zhì)量的意義。對此首先關(guān)注 圖5中所示的光程，其中不存在第二孔徑。特別地，當(dāng)使用低成本部件（進(jìn)入孔徑32,透鏡44, 50,衍射件48)且選擇分光計的緊湊結(jié)構(gòu)時，這樣的情況導(dǎo)致像場56強(qiáng)烈成拱形。像場 56在此是面，光成扇形的光譜清晰的呈現(xiàn)在該面上。
[0067] 像場56的半徑RB可通過已知的方式從透鏡44, 50的焦距和折光率中通過計算所 謂的佩茲伐和（Petzval-Summe)以數(shù)學(xué)的方式導(dǎo)出。一般情況下，佩茲伐和如下的定義：
[0068]
【主權(quán)項】
1. 一種分光計，特別用于構(gòu)建在傳感器模塊（18)中，具有輻射源（28)以及下述的限定 光程或沿著光程布置的組件： 用于待檢查的流體的樣品空間（26)， 第一透鏡（44)， 衍射件（48)， 第二透鏡（50)，以及 探測器（52)， 其中，在樣品空間（26)與衍射件（48)之間設(shè)置限制孔徑（46)，用于限制撞擊到衍射件 (48)上的射線束的有效直徑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分光計，其特征在于，限制孔徑（46)的寬度（d)明顯小于第 一透鏡（44)的直徑。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的分光計，其特征在于，限制孔徑（46)的寬度（d)在0. 1 至I. 5mm的范圍中，優(yōu)選在0? 1至I.Omm的范圍中。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的分光計，其特征在于，第一透鏡（44)的焦距在厘 米范圍中，優(yōu)選在3至7cm的范圍中，和/或第二透鏡（50)的焦距在厘米范圍中，優(yōu)選在2 至5cm的范圍中。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的分光計，其特征在于，定義為S=RB/d的銳化因 子大于10,且優(yōu)選在30與70之間的范圍中，其中，Rb =像場半徑，且d=限制孔徑（46)的 覽度。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的分光計，其特征在于，限制孔徑（46)被布置在第 一透鏡（44)與衍射件（48)之間。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的分光計，其特征在于，限制孔徑（46)被布置在傅 里葉空間中，在該空間中輻射源（28)的光被對準(zhǔn)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的分光計，其特征在于，限制孔徑（46)通過部件(60)中的 窄的光通道（62)形成，該部件優(yōu)選也用作為用于第一透鏡（44)的支架。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的分光計，其特征在于，限制孔徑（46)被形成在第一透鏡 (44)面對衍射件（48)的一側(cè)上承載的層（58)中。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的分光計，其特征在于，限制孔徑（46)在光程中 直接被布置在第一透鏡（44)之前。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的分光計，其特征在于，限制孔徑（46)被形成在第一透鏡 (44)面對樣品空間（26)的一側(cè)上承載的層（58)中。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的分光計，其特征在于，限制孔徑（46)通過直接包圍第一透 鏡（44)的支架形成。
13. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的分光計，其特征在于，探測器（52)是線性探測 器，特別是行傳感器。
14. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的分光計，其特征在于，探測器（52)的光敏感區(qū) 域的最大擴(kuò)展在厘米范圍中，優(yōu)選在1至4cm的范圍中。
15. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的分光計，其特征在于，樣品空間（26)在光程的 方向上的長度為幾個厘米，優(yōu)選長于4cm。
16. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的分光計，其特征在于，樣品空間（26)與流入通 道（40a)以及流出通道（40b)連接，其優(yōu)選通過環(huán)路（36a，36b)匯入樣品空間（26)，其中， 環(huán)路（36a，36b)被構(gòu)建在包圍樣品空間（26)的殼體（38)中。
17. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的分光計，其特征在于，衍射件（48)被構(gòu)建成鏡 光柵。
18. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的分光計，其特征在于，輻射源（28)是氙-閃光 燈。
19. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的分光計，其特征在于，在光程中額外布置進(jìn)入孔 徑（32)。
20. 根據(jù)權(quán)利19所述的分光計，其特征在于，樣品空間（26)在光程中被布置在進(jìn)入孔 徑（32)之后。
21. -種流體-分析系統(tǒng)（10)，具有根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的分光計。
22. 流體-分析系統(tǒng)（10)，具有根據(jù)權(quán)利要求1至18中任一項所述的分光計，其特征在 于，在輻射源（28)與樣品空間（26)之間不設(shè)置進(jìn)入孔徑（32)，其中，流體-分析系統(tǒng)（10) 此外包括電子單元，其被設(shè)置使得其在計算多個測量時考慮由探測器（52)獲取的光譜的 推移。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的流體-分析系統(tǒng)（10)，其特征在于，電子單元被設(shè)置成，使 得初始校準(zhǔn)通過將光譜的特征最大值分配至探測器（52)的傳感器的一個像素而實現(xiàn)，且 基于該像素，相應(yīng)于傳感器的其他像素的波長被固定分配。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的流體-分析系統(tǒng)（10)，其特征在于，電子單元被設(shè)置成，使 得每個測量單個地根據(jù)所獲取的光譜的所選擇的特征區(qū)域以計算窗的形式被校準(zhǔn)或修正， 該計算窗通過傳感器的波長區(qū)域或?qū)?yīng)波長區(qū)域的像素區(qū)域和強(qiáng)度區(qū)域限定。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的流體-分析系統(tǒng)（10)，其特征在于，電子單元被設(shè)置成，使 得不同測量之間的推移根據(jù)計算窗內(nèi)的光譜的最大值的位置而被計算，針對每個所獲取的 光譜確定經(jīng)修正的波長軸，且根據(jù)該匹配對測量取平均值。
26. 根據(jù)權(quán)利要求21至25中任一項所述的流體-分析系統(tǒng)（10)，具有傳感器模塊（18) 和分析單元，至少一個根據(jù)權(quán)利要求1至19中任一項所述的分光計被構(gòu)建到該傳感器模塊 中，其特征在于鎖定夾（20)，傳感器模塊（18)可通過該鎖定夾固定在分析單元中，同時產(chǎn) 生電連接和流體連接。
【專利摘要】一種分光計，特別用于構(gòu)建在流體-分析系統(tǒng)的傳感器模塊(18)中，包括輻射源以及下述的限定光程或沿著光程布置的組件：用于待檢查的流體的樣品空間(26)，第一透鏡(44)，衍射件(48)，第二透鏡(50)，以及探測器(52)。在樣品空間(26)與衍射件(48)之間設(shè)置限制孔徑(46)，用于限制撞擊到衍射件(48)上的射線束的有效直徑。
【IPC分類】G01J3-02, G01N21-31, G01J3-04, G01J3-18
【公開號】CN104819775
【申請?zhí)枴緾N201510053734
【發(fā)明人】馬丁·嘉寶, 克里斯托夫·肖勒
【申請人】比爾克特韋爾克有限公司
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年2月2日
【公告號】DE102015100395A1, US20150219495