182910. lajstromszámú szabadalom • Optikai berendezés spektrumanalitikai mintavizsgálatok céljára
1 18:2 910 2 A találmány tárgya optikai berendezés spektrumanalitikai mintavizsgálatok céljára, amely egy fényforrás és legalább egy fényérzékelő közötti, a vizsgálandó minta által visszavert és/vagy átengedett sugármenetben elrendezett sugármenet- és spektrummódosító optikai eszközöket, így különösen lencséket, tükröket, szűrőket, réseket, lengetett optikai rácsot és a sugármenetet periodikusan megszakító legalább egy fényátnemeresztő sötét tartománnyal is bíró forgatvahajtott szűrőtárcsát is tartalmaz. A tárgyi berendezéseket minták elemzésére ipari és mezőgazdasági termékekhez az összetevők ill. egyes meghatározott összetevők, pl. víztartalom mennyiségi meghatározásához elteijedten alkalmazzák. További felhasználási területet képez pl. a gyógyászat, ahol diagnosztikai célból végeznek spektrumanalitikai mintavizsgálatokat. Jelenleg is használt mezőgazdasági alkalmazásokra példák azok az eszközök, amelyekkel pontosan meghatározzák a gabona vagy a szójabab olaj-, fehérje- és víztartalmát. A hagyományos analitikus laboratóriumi módszerek — mint pl. a Kjeldahl eljárás fehérje mérésére — nagyon pontosak, de szakképzett vegyész munkáját igénylik. Ezenkívül az eredmények nem állnak azonnal és könnyen rendelkezésre. A mezőgazdasági termékek vásárlói egyre nagyobb érdeklődést tanúsítanak a megvásárolt különféle termékek nedvesség-, fehérje- és olajtartalmának pontos és gyors meghatározása iránt. A búza exportpiaca tapasztalhatta pl. a garantált fehérjetartalom alapján való eladás széles körű elterjedését. Ëz a versenyszerű nyomás növelte a kereskedők igényét — a vidéki gabonatárolóktól egészen az exportáló végállomásig — aziránt, hogy gyorsan és pontosan tudják a gabonát vagy más termékeket fehérjetartalmuk, valamint — ahol lehet — olaj- és víztartalmuk szerint minősíteni. Nagyon megnőtt az igény egy sokoldalú, olcsó, modern berendezésre, amely egyesíti és felülmúlja a mezőgazdasági termékek roncsolás nélküli vizsgálatának területén elért legújabb tudományos eredményeket. A kereskedők maximális nyeresége érdekében a berendezésnek nem szabad magas követelményeket támasztania a kezelő jártasságát illetően, vagy nem követelheti a végeredményhez a tudományos háttér speciális ismeretét. A legújabb kutatások olyan berendezéseket eredményeztek, melyek a kereskedők fenti követelményei közül néhányat ki tudnak elégíteni. A Donald R. Webster által bejelentett 3 861 788 számú amerikai szabadalom, amelynek jogutódja a jelen találmány bejelentője, ismertet egy olyan optikai analizátort, amely tulajdonképpen egy automatikus vizsgálóberendezés szerves anyagok összetételének százalékos mérésére. A mérést a minta által visszavert sugárzás optikai sűrűségének különböző hullámhosszon való összehasonlításával végzi. A berendezés keskenysávú optikai szűrőket tartalmaz, melyek forgatható lapátkerék formájában vannak összekapcsolva olyan helyzetben, hogy a szűrőket egyenként végigpásztázhatja a beeső fény útja a minta és egy szélessávú fényforrás között. Ahogy a szűrőkerék forog, az egyes szűrők által áteresztett fény sávszélessége folyamatosan eltolódik a szűrő és a fény útja által bezárt szög változásával. A szűrőkből álló keréken átlátszatlan lapátok is vannak a szűrők végein, melyek periodikusan megszakítják a fény áthatolását a minta felé. A mintáról visszaverődött fény intenzitásának érzékelésére fényérzékelőket helyeztek el. A fényérzékelők kimenetéről a szűrőkerék forgásához viszonyított, előre meghatározott időközönként 2 mintákat vesznek, hogy bizonyos hullámhosszaknál jellemző értéket kapjanak a visszavert fény intenzitásáról. Az így kapott adatokat egy elektronikus áramkör értékeli ki, amely három optikai sűrűségkülönbség értéket számol, melyek a minta nedvesség-, fehérje- és olajtartalmára vonatkoznak. A különbség értékeket automatikusan behelyettesíti három lineáris egyenletbe, és megoldja azokat annak érdekében, hogy megkapja a minta olaj-, víz- és fehérjetartalmának százalékos értékét. Valahányszor új mintát kezd vizsgálni, a 3 861 788 számú amerikai szabadalomban leírt berendezés automatikusan kalibrálódik egy standard etalon mintához — előnyösen Teflonhoz (védjegy). A fényérzékelők kimenőjelét egy speciális áramkör felerősíti, és a sötét periódusban folyó áram értékét kivonja a fényérzékelők megvilágított állapotában kapott kimeneti értékből. Hasonló, de korábbi berendezést ismertet Eugene R. Ganssle és Donald R. Webster a 3 765 775 számú amerikai szabadalomban, melynek a címe: „Optikai analizátor belső minőség mérésére”, és amelynek jogutódja ugyancsak a jelen találmány bejelentője. Ebben a mintát folyamatosan szűrt fénnyel világítják meg. A szűrést egy folytonosan forgó lemez végzi, mely sok keskenysávú optikai interferencia szűrőt hordoz. A számos fényérzékelőnek — melyek úgy vannak elhelyezve, hogy a minta által áteresztett, ill. visszavert fényt vegyék — kombinált kimenetét egy logaritmikus erősítőn való áthaladás után mintavételezik, hogy két diszkrét hullámhosszon kapjanak jellemző értékeket, melyeket aztán egy differenciál erősítő hasonlít össze a szükséges mérések érdekében. A 3 765 775 számú amerikai szabadalomban leírt rendszer is megfelel kitűzött céljának, de azt a képességét, hogy különböző hullámhosszokon méréseket végezzen, természetesen behatárolja a lemez által hordozott szűrők száma. Ezért nem lehet bármely két szomszédos szűrő közötti hullámhosszon mérni. Ezt a korlátozást némiképp enyhíti a fent említett 3 861 788 számú amerikai szabadalom szűrőkerék konstrukciója. Egy másik újabb, a technika állásának megfelelő foto-optikai módszert és berendezést' pl. hús zsírtartalmának a meghatározására ismertet George F. Button és Karl H. Norris a 3 877 818 számú amerikai szabadalomban, mely az Amerikai Egyesült Államok tulajdona. Ez az eljárás, melyet a U.S.D.A. Agricultural Research Service-nél (Greenbelt, Maryland) fejlesztettek ki, olyan készüléket alkalmaz, melyben a húsminta ki van téve egy izzószálas fényforrásból származó infravörös sugárzásnak. A sugárzás áthalad a húsmintán vagy visszaverődik róla, és egy forgó tükörre jut, amely után a húsmintán átengedett vagy a róla visszavert fény különféle beesési szögekkel áthalad egy sík interferencia szűrőn. A szűrő beesési szögének a forgó tükör mozgatásával való változtatása azt eredményezi, hogy a szűrőn áthaladó sugárzás hullámhossza is megfelelően változik az infravörös spektrum egy keskeny sávjában. Fényérzékelő veszi a szűrőn áteresztett fényt és egy villamos jelet generál, melyet még tovább feldolgoznak a minta zsírtartalmának számszerű kijelzése céljából. A technika állása szerinti optikai analizátorok mérési pontosságát korlátozzák a spektrál analízishez használt sajátos optikai alkotórészek és rendszerek. A nagyon pontos összetevő-elemzést igénylő mezőgazdasági termékek sokfélesége megnövelte az igényt olyan optikai eszközökre, melyek pontosabb alkotórészméréseket tudnak végezni. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
