182610. lajstromszámú szabadalom • Rácsos monokromátorral felépített közeli infravörös optikai analizátor
182610 A találmány tárgya rácsos monokromátorral felépített közeli infravörös optikai analizátor. Ismeretesek optikai analizátorok (például Technicon, Neotec cégek gyártmányai), amelyek a közeli infravörös tartományban emittáló fényforrás szélessávú energiáját egy monokromátoron keresztül — amelynek hullámhossz kiválasztó eleme keskenysávú interferencia szűrő — az előkészített mintát tartalmazó küvetta felületére fókuszálják. A monokromátor segítségével a minta felszínét különböző hullámhosszúságú, keskenysávú fénynyalábbal világítják ki. A mintákról diffúzán reflektált energia intenzitását detektálják. A közeli infravörös optikai analizátorok az anyagok azon tulajdonságára épülnek, amely szerint a legfontosabb szerves komponensek (például fehérje, olaj, nedvesség stb.) a rájuk jellemző hullámhosszokon fényt nyelnek el, így a reflektált energia összefüggésben van a vizsgált anyag összetételi jellemzőivel. Az összetevők abszorpciós maximumai a hullámhossz függvényében különböznek ugyan, de a közeli infravörös tartományban viszonylag közel esnek egymáshoz, így a mérésre kiválasztott hullámhosszokon az abszorpciós kölcsönhatásuk is érvényesül. Kiküszöbölésük méréstechnikai és matematikai úton történik, általában a műszerbe épített mikorszámítógép segítségével. Az ismert közeli infravörös optikai analizátorok csupán az interferencia szűrők által korlátozott hullámhossz tartományokban üzemeltethetők. Ez azzal a hátránnyal jár, hogy nincs lehetőség a gyári ajánlásoktól eltérő hullámhosszbeállítást igénylő metodikák adaptálására. A berendezések nem rendelkeznek lineáris hullámhossz skálával, sőt egyes esetekben nincs mód a hullámhosszban való közvetlen kalibrálásra sem, például a Neotec készülékeknél. Ez ideig folyamatos hullámhossz-kiválasztást biztosító monokromátorok (például optikai rácsos monokromátorok) a közeli infravörös optikai analizátorokban nem voltak alkalmazhatók, mivel az ilyen típusú monokromátorok — az interferenciaszűrős rendszernek megfelelő költségszinten — csak mintegy tized rész fényerővel konstruálhatok. Célunk a találmánnyal az ismert megoldások hátrányainak kiküszöbölése, és olyan közeli infravörös optikai analizátor létrehozása, amely optikai rácsos monokromátort tartalmaz és detektor rendszere, valamint feldolgozási rendszere lehetővé teszi az interferencia szűrős konstrukciókkal megegyező érzékenység biztosítását. Ezzel egyidejűleg rendelkezik azokkal az előnyös tulajdonságokkal, amelyeket a rácsos monokromátoros megoldás nyújt, például — a folyamatos spektrum egy manométeres lépésekben előállítható ; — a berendezés lineáris hullámhossz-skálával rendelkezik ; — a spektrális sávszélesség a hullámhossz tartományon belül közel állandó. A találmány szerint közeli infravörös optikai analizátor, amely fényforrást, a fény útjában elhelyezett monokromátort, optikai rendszert és detektort, továbbá mikrocoinputért tartalmaz, fényszaggató mechaniz-3 4 mussal és optikai rácsos monokromátorral rendelkezik, az optikai rács szinusz mechanizmussal van összekötve, továbbá az optikai rendszer után a fény útjában transzmissziós vagy reflexiós mérési módot kiválasztó tükör és fényérzékelőkkel rendelkező transzmissziós, illetve reflexiós detektor van elhelyezve, a fényérzékelők termosztátban helyezkednek el és a detektorok a fényérzékelők kimenetével összekötött erősítőket tartalmaznak, amelyek kimenetei egymással sorba kapcsolt sávszűrőket, demodulátort és A/D átalakítót tartalmazó mérőrendszer bemenetére csatlakoznak és az A/D átalakító a mikrocomputerrel van öszekötve. A berendezés felhasználási területe rendkívül széleskörű, szilárd, folyékony vagy légnemű anyagok szerves komponenseit mutatja ki. Egy anyag maximum hat komponensének egyidejű meghatározása kevesebb mint egy perc analízis időt igényel. Főként takarmány alapanyagok, keverék takarmányok, élelmiszer-alapanyagok, élelmiszerek vizsgálatára alkalmazható. A berendezést a hagyományos nedveskémiai módszerek segítségével kell kalibrálni. A találmány tárgyát képező optikai analizátor előnyei a hagyományos módszerekhez képest a következők: — kezelése nem igényel képzettséget ; — nincs szükség vegyszerekre ; — egészségre nem ártalmas ; — gyors; — olcsó az üzemelt etése ; — pontossága megfelel a hagyományos módszerek pontosságának ; — a mérési eredményeket printerrel rögzíti ; — a berendezés software rendszere lehetővé teszi a felhasználónak az önálló metodika fejlesztést; — optikai denzitást software úton képez. A találmány tárgyát képező rácsos monokromátorral felépített közeli infravörös optikai analizátort kiviteli példa és rajzok alapján ismertetjük részletesebben. A rajzokon az 1. ábra a találmány szerinti készülék tömbvázlata, a 2. ábra a monokromátor és az optikai elrendezés, a 3. ábra a szinusz mechanizmus, és .a 4. ábra a szabályozó- és a mérőrendszer. Az 1. ábra mutatja be a készülék teljes tömbvázla- » tát. Egy mikroprocesszorral működő 100 mikrocomputer vezérli a 104 monokromátor- és optikai rendszert, valamint a 105 detektor- és mintavételi rendszert. A berendezés működtetése a 101 klaviatúráról történik. Alfanumerikus 102 display jeleníti meg a mérési eredményeket és a 103 printerrel együtt lehetővé teszi a kommunikációt a felhasználó és a műszer között. A monokromátort és az optikai elrendezést a 2. ábrán mutatjuk be. Az 1 fényforrás egy nagy energiájú, szélessávú halogén izzó. A 6 gömbtükör előállítja az 1 fényforrás izzószálának képét az izzószál felett. A 2 gyűjtőlencse képet alkot az izzószálról a 8 belépő rés síkjában a 3 fényrekeszen, a 4 3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
