DE29923125U1 - Vorrichtung zur Kalibrierung nichtdispersiver Infrarotspektrometer - Google Patents
Vorrichtung zur Kalibrierung nichtdispersiver InfrarotspektrometerInfo
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Description
Vorrichtung zur Kalibrierung nichtdispersiver Infrarotspektrometer
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kalibrierung nichtdispersiver Infrarotspektrometer zur Messung von 12CCV13COa-Verhältnissen in Atemgasen mit £■ Hilfe von in der Phase der Kalibrierung in den Strahlengang zu rückenden Kalibrierküvetten.
Nichtdispersive Infrarotspektrometer zur Messung von Isotopenanteilen in Meßgasen sind meist mit zwei Strahlengängen ausgestattet. In beiden Strahlengängen befindet sich jeweils eine Meßküvette. Hinter der einen ist ein mit dem Meßgas mit dem reinen, in der Natur selteneren Isotop befüllter Strahlungsempfänger für die Messung des Anteils des selteneren, hinter der anderen ein mit dem Meßgas mit dem reinen, in der Natur häufigeren Isotop gefüllter Strahlungsempfänger für die Messung des Anteils des häufigeren Isotops in dem Meßgas angeordnet. Beide Meßküvetten werden mit einem Gas ein und derselben Zusammensetzung gefüllt, und zwar entweder mit einem von
ts dem Meßgas freien Gas bzw. Gasgemisch, mit dem Probengas oder mit einem Gemisch aus beiden. Es ist aber auch möglich und unter bestimmten Umständen opportun, mit einem Strahlengang und einer Meßküvette auszukommen. In diesem Falle müssen die Meßküvette, gegebenenfalls anzuwendende Kalibrierküvetten und die beiden Strahlungsempfänger im Strahlengang hintereinander angeordnet werden. Aus Gründen der Übersichtlichkeit der Darstellung wird die vorliegende Erfindung anhand dieser Variante erläutert, wenn sie auch ebenso gut auf mit zwei Strahlengängen ausgestattete nichtdispersive Infrarotspektrometer anwendbar ist.
Bei hohen Ansprüchen an die Meßgenauigkeit ist es üblich, die Meßküvette(n) in zwei ■ im Strahlengang nebeneinander angeordnete Kammern zu gliedern, von denen nur die
25· eine mit dem Probengas beschickt wird, während die andere ständig mit einem von dem Meßgas freien Gas gefüllt ist. Eine solche Gliederung in zwei Kammern ist in diesem Falle auch bei den für die Kalibrierung verwendeten Kalibrierküvetten vorzusehen, wobei, die eine der beiden Kammern mit einem Eichgas, also mit einem Gas bekannten CC>2-Gehalts und bekannten l3/l2C - Verhältnisses, und die andere mit einem infrarot-
So inaktiven Gas, bei der Messung von 13CCV12CCVVerhältnissen in Atemgasen, wie sie
insbesondere bei 13C-Atemtests im Dienste der klinischen Forschung und Diagnostik vorzunehmen ist, in der Regel mit Stickstoff oder einem Edelgas, gefüllt ist.
Bei solchen Tests wird der zu untersuchenden Person eine bestimmte Menge einer mit dem stabilen Isotop 13C markierten Substanz verabreicht, die im Zuge des Stoffwechsels
3£T unter Bildung von 13CO2 abgebaut wird. Gemessen und der Diagnose zugrunde gelegt wird, nach welchem Zeitgesetz das entstehende 13CO2 mit der Atemluft ausgeschieden wird.
Der Kohlendioxid-Gehalt der Atemluft ist von der Atemfrequenz und -tiefe abhängig und liegt in der Regel zwischen 2 und 5 Volumen-%, während das 13C/12C-Verhältnis
lic unter natürlichen Bedingungen, in Abhängigkeit von den Emährungsgewohnheiten, um kaum mehr als 10 %o und selbst unter den Bedingungen der genannten Atemtests um selten mehr als 100 %o schwankt. Die Kalibrierung nichtdispersiver Infrarotspektrometer für 13C-Atemtests ist mithin nicht nur eine Problem des Einflusses des 13CZ12C-Verhältnisses, sondern auch eine Frage des Einflusses der CO2-
4S Konzentration in der Atemluft auf die Größe des Meßsignals, zumal sich herausgestellt hat, daß der Zusammenhang zwischen Meßsignal und CO2-Konzentration kein linearer ist.
In einer vom Erfinder der vorliegenden Erfindung früher vorgelegten Patentanmeldung: „Verfahren zur Kalibrierung nichtdispersiver Infrarotspektrometer für die Messung von
sro 13C/12C-Verhältnissen in Atemgasen" (Aktenzeichen 199 49 212.3, angemeldet am 13.10.1999) wird ein Verfahren zur Kalibrierung von Isotopenanalysatoren beschrieben, welches gewährleistet, daß bei Kalibrierung und Messung weitgehend gleiche Bedingungen herrschen. Bei diesem (und zahlreichen anderen) Verfahren zur Kalibrierung nichtdispersiver Infrarotspektrometer werden in der Phase der
5"S Kalibrierung mit Gasen bekannter stofflicher und isotopischer Zusammensetzung gefüllte Küvetten in den Strahlengang geschoben. Die mit jeder solchen Kalibrierküvette gewonnenen Meßdaten liefern jeweils einen Punkt der KalibtieTkurve, welche dem Einfluß der CO2-Konzentration auf die Meßsignale für 13CO2 und 12CQ2 Rechnung trägt. Im Interesse einer hohen Meßgenauigkeit ist es üblich, die gesamte, hauptsächlich aus Infrarotstrahler(n), Chopper, Meßküvette(n), Kalibrierküvetten und Strahlungsempfängern bestehende Meßanordnung hermetisch gegen die Umgebungsluft abzuschließen und auf einer konstanten Temperatur zu halten.
Ein Nachteil dieses (und zahlreicher anderer) Verfahren zur Kalibrierung nichtdispersiver Infrarotspektrometer besteht darin, daß es Schwierigkeiten bereitet, die
6s geometrische Position der Kalibrierküvetten im Strahlengang hinreichend exakt zu reproduzieren, und zwar besonders dann, wenn es im Interesse einer hohen Meßgenauigkeit darum geht, mehrere bis viele Kalibrierküvetten unterschiedlicher Gaszusammensetzung nacheinander in den Strahlengang zu schieben. Auch stört der beträchtliche Raumbedarf der üblichen Vorrichtungen zum Einschieben bzw. Einschwenken der Kalibrierküvetten, zumal er die Aufrechterhaltung einer konstanten Temperatur und den hermetischen Abschluß der Meßanordnung erschwert.
Es ist das Ziel der vorliegenden Patentanmeldung, eine robuste, einfache und einfach zu handhabende Vorrichtung zu schaffen, welche es gestattet, mehrere bis viele
?s- Kalibrierküvetten in exakt reproduzierbarer Weise im Strahlengang nichtdispersiver Infrarotspektrometer zu positiomeren. Besonders im Interesse der Temperaturkonstanz und des gasdichten Abschlusses der Meßanordnung soll sich die Vorrichtung außerdem durch einen geringen Raumbedarf auszeichnen.
Erfindungsgemäß werden diese Ziele erreicht, indem die Kalibrierküvetten in einer So zylindrischen oder prismatischen, um eine parallel zur Richtung des Infrarotstrahls orientierte Achse drehbaren Trommel montiert sind und diese Achse in einem Abstand, welcher dem Abstand der Achse von dem Infrarotstrahl entspricht, umgeben. Durch Drehen dieser Trommel um ihre Achse lassen sich so im Prinzip beliebig viele Kalibrierküvetten nacheinander in den Strahlengang bzw. - bei Infrarotspektrometern
&s mit zwei Strahlengängen - in die beiden Strahlengänge bringen. An die Stelle des hin und her Bewegens der Kalibrierküvetten bei den herkömmlichen Infrarotspektrometern tritt bei der erfmdungsgemäßen Vorrichtung eine Drehbewegung, die eine höhere Maßhaltigkeit und Reproduzierbarkeit der Position der Kalibrierküvetten im Strahlengang, eine kompaktere Bauweise, einen geringeren Verschleiß und einen
g0 geringeren Raumbedarf gewährleistet.
Wie im Anspruch 2 dargestellt ist, lassen sich Maßhaltigkeit und Reproduzierbarkeit der Position der Kalibrierküvetten im Strahlengang dadurch erhöhen, daß die Trommel arretiert wird, wenn die jeweilige Kalibrierküvette in den Strahlengang eingerückt ist.
SS' Ausführungsbeipiel
Anhand der Fig. 1 soll die erfindungsgemäße Vorrichtung näher erläutert werden. Die zylindrische Trommel 1 ist auf der drehbaren, parallel zu dem Infrarotstrahl bzw. zu den Infrarotstrahlen des Infrarotspektrometers orientierten Achse 2 fest montiert und in einem Abstand, welcher dem Abstand der Achse von dem Infrarotstrahl entspricht, mit
&iacgr;&ogr;&ogr; parallel zu der Achse 2 orientierten Bohrungen 3 versehen, in welche die Kalibrierküvetten saugend eingepaßt sind. Mindestens eine dieser Bohrungen wird für den eigentlichen Meßvorgang freigehalten. Die Vorrichtung 4 erlaubt es, die Achse 2 in an sich bekannter Weise in jeweils den Stellungen zu arretieren, in denen sich eine der Kalibrierküvetten im Strahlengang des Infrarotspektrometers befindet. Es ist selbstverständlich auch möglich, die Achse 2 fest anzuordnen und die Trommel 1 drehbar und arretierbar auf dieser Achse zu montieren.
Hierzu ein Blatt mit einer Zeichnung
Claims (2)
1. Vorrichtung zur Kalibrierung nichtdispersiver Infrarotspektrometer zur Messung von 12CO2/13CO2-Verhältnissen in Atemgasen mit Hilfe von in der Phase der Kalibrierung in den Strahlengang zu rückenden, mit Gasgemischen bekannter stofflicher und isotopischer Zusammensetzung gefüllten Kalibrierküvetten, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalibrierküvetten (3) in einer zylindrischen oder prismatischen, um eine parallel zur Richtung des Infrarotstrahls orientierte Achse (2) drehbaren Trommel (1) montiert sind und diese Achse in einem Abstand, welcher dem Abstand der Achse von dem Infrarotstrahl entspricht, umgeben.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbare Trommel (1) in denjenigen Stellungen, bei denen sich eine der Kalibrierküvetten (3) im Strahlengang befindet, arretiert werden kann.
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