DE2116386A1 - Arrangement for measuring the light absorption - Google Patents

Description

Translated fromGerman

Anordnung zum Messen der Lichtabsorption Es ist bekannt, Meßinstrumentezum Messen der Lichtabsorption mit Lichtquellen verschiedener Ärt auszurüsten. DerartigeLichtquellen haben verschiedene Machteile: Meist wird eine Vielzahl verschiedenerWellenlängen gleichzeitig ausgesandt, so daß aufwendige optische Systeme zum Ausfiltrierenvon monochromatischem Licht notwendig sind. Arrangement for measuring the light absorption It is known, measuring instrumentsto measure the light absorption with light sources of different types. SuchLight sources have different powers: Mostly there will be a multitude of different onesWavelengths emitted at the same time, so that complex optical systems for filtering outof monochromatic light are necessary.

Es wird nun vorgeschlagen, in Meßinstrumenten zum Messen der Lichtabsorption als Lichtquellen in die optische achse Leuchtdioden odci Halbleiterlaseraus Gallium-Arsenid) einzubringen.It is now proposed in measuring instruments for measuring the lightabsorption as light sources in the optical axis light-emitting diodes odci semiconductor lasersfrom gallium arsenide).

Als Licht emittierende Halbleiter kommen Dioden für verschiedene Wellenlängenin Frage, z.B. für Wellenlängen sichtbaren Lichts oder für IR- oder UV-@icht. DieForm des Lichtstrahls soll nicht durch aufwendige optische Systeme und letztlichdurch die spaltform, so@dern durch die Anzahl und/oder Form oder Anordnung menrererLicht emittierender Halbleiter, die wahlweise einzeln oder kombiniert eingeschaltetwerden können, bestimmt werden.Diodes for different wavelengths are used as light-emitting semiconductorsin question, e.g. for wavelengths of visible light or for IR or UV light. theShape of the light beam should not be due to elaborate optical systems and ultimatelyby the shape of the gap, so by the number and / or shape or arrangement of the different onesLight-emitting semiconductors that can be switched on either individually or in combinationcan be determined.

Die Lichtintensität kann - in bekannter Weise - durch Anderung deZ,Stromstärke variiert werden, um sich dem Ausmaß der Strahlenabsorption im zu untersuchendenMedium anzupassen.The light intensity can - in a known way - by changing deZ,Amperage can be varied in order to reflect the extent of radiation absorption in the testAdjust medium.

Diese Anordnung kann zum Messen der Lichtabsorption durch Durchstrahlungoder durch Reflexion dienen. In jedem Fall dienen als Lichtempfänger übliche Instrumente,z.B. Fotozellen oder Sekundareleiitronellvervielfacher.This arrangement can be used to measure the absorption of light by transmissionor serve through reflection. In any case, the usual instruments serve as light receivers,e.g. photocells or secondary eletronell multipliers.

Um mit der gleichen Anordnung bei mehreren Wellenlängen, z.B. mitrotem, grünem und IR-Licht wahlweise arbeiten zu kölanen, sollen die verschiedenenLicht emittierenden halbleiter (1) auf einer Wechseleinrichtung (2) so justiertwerden, daß sie durch einfaches Verschieben oder - bei kreisförmiger Anordnung -durch Verdrehen einerseits in kontakt zur S-tromquelle kommen und andererseits diezentrale Achse (,) des optischen Systems erreichen. Dabei is-t es - bei Verwendungkleinerer Leuchtdioden und kleiner Lichtempfänger - möglich, in die zen-trale Achsegleichzeitig mehrere parallel gerichtete Dioden und mehrere Lichtempfänger (4) einzubringen,diejeweils paarweise bei verschiedenen Wellenlängen arbeiten. Dadurch kann die Spezifitätzur Erkennung verschiedener Stoffe oder Stoffgemische gegenüber den bisherigen Meßverfahrenwesentlich erhöht werden.In order to use the same arrangement at several wavelengths, e.g. withRed, green and IR light optionally work to kölanen, the different ones are supposed toLight-emitting semiconductors (1) adjusted on a changing device (2)that they can be moved by simply moving them or - in the case of a circular arrangement -by turning, on the one hand, come into contact with the power source and, on the other hand, thereach the central axis (,) of the optical system. It is there - when it is usedsmaller light emitting diodes and small light receivers - possible in the central axisto bring in several parallel diodes and several light receivers (4) at the same time,thework in pairs at different wavelengths. This allows the specificityfor the detection of different substances or mixtures of substances compared to the previous measuring methodscan be increased significantly.

Bei gleichzeitiger Absorptionsmessung bei verschiedener Wellenlängeist es besoilders vorteilhaft, Jeweils einen Licht emittierenden Halbleiter (1)und einen Lichtempfänger (4) auf der gleichen Seite des absorbierenden Mediums anzuordnen,während auf der gegenüberliegenden Seite sich ebenfalls ein Licht emittierenderHalbleiter und ein Lichtempfünger befinden.With simultaneous absorption measurement at different wavelengthsit is particularly advantageous to use a light-emitting semiconductor (1)and to arrange a light receiver (4) on the same side of the absorbing medium,while on the opposite side there is also a light emittingSemiconductors and a light receiver are located.

Es kann dadurch auf einen Lichtempfänger nur das Licht der gegenübersitzendenLeuchtdiode fallen. Ein Auftreffen von Störlicht von der zweiten Leuchtdiode istdamit ausgeschlossen. imine verbesserte Selektivität gegen Stölicht kann zusätzlichdadurch erreicht werden, daß vor die Lichtempfänger entsprechende Lichtfilter gesetztwerden.As a result, only the light of the people sitting opposite can reach a light receiverLight-emitting diode falling. There is an impact of stray light from the second light-emitting diodethus excluded. imine improved selectivity against Stölicht can additionallycan be achieved by placing appropriate light filters in front of the light receiverswill.

Eine weitere wesentliche Verbesserung, besonders bei engen @aumverhältnissen,besteht darin, zwei oder mejirere Licht emittierende halbleiter, die verschiedeneLichtwellenlängen aussenden, in einer Fassung oder Gehäuse oder auf einem Halbleitersubstratzu vereinigen, um die Lichtstrahlen für alle verwendeten Wellenlängen gemeinsamjustieren zu können. Falls diese Licht emittierenden lialbleiter mit verschiedenenFrequenzen betrieben werden, kann das Licht der verschiedenen Dioden auf einen gemeinsamenEmpfänger fallen. Die Absorption bei den verschiedenen Wellenlängen kann dann nachden üblichen Regeln der Hochfrequenztechnik durch elektronische Auftrennung dereinzelnen Frequenzen und getrennte Messung ihrer Intensität bestimmt werden. AlsErgänzung kann die eine Fassung oder das Gehäuse noch einen Lichtempfänger enthalten.Dieser Lichtempfänger nimmt dann entweder die Lichtstrahlung der-Licht emittierendenHalbleiter aus dem eigenen Gehäuse durch Reflexion auf, oder die Lichtstr@len vongegenüberliegenden Leuchtdioden werden auf den Lichtempfänger gerichtet.Another significant improvement, especially in tight spaces,consists of two or more light-emitting semiconductors that are differentEmit light wavelengths in a socket or housing or on a semiconductor substrateto unite in order to share the light rays for all wavelengths usedto be able to adjust. If these light-emitting semiconductors with differentFrequencies are operated, the light of the different diodes can be on a commonReceiver fall. The absorption at the different wavelengths can then be adjustedthe usual rules of high frequency technology through electronic separation of theindividual frequencies and separate measurement of their intensity can be determined. asIn addition, one socket or the housing can also contain a light receiver.This light receiver then takes either the light radiation of the light emittingSemiconductors from their own housing through reflection on, or the rays of light fromopposite LEDs are aimed at the light receiver.

Die trägheitslose Lichtemission durch die Licht emittierednen Halbleiterentsprechend der Variation der Stromstärke macht es möglich, die Registrierung desLichtempfnages in den Lichtempfängern nach den bekannten Regeln der Hochfrequenztechnikauszuführen. So können z ß. bei Verwendung zweier parallel gerichteter Leuchtdioden,die Verschiedene Lichtwellenlängen ansenden und die mit zwei verschiedenen Frequenzenbetrieben werden, die Differenz frequenzen durch Schwebungsanalyse nachgewiesenwerden, deren Amplitude ein Maß für die unterschiedliche Absorption bei den Wellenlängenist.The inertia-free light emission by the light-emitting semiconductorsaccording to the variation of the amperage makes it possible to register theLight reception in the light receivers according to the known rules of high frequency technologyto execute. So can z ß. when using two parallel directedLight emitting diodes,that send out different wavelengths of light and those with two different frequenciesbe operated, the difference frequencies detected by beat analysiswhose amplitude is a measure of the different absorption at the wavelengthsis.

Derartige Anordnungen zum Messen der Lichtabsorption bei einer oderverschiedenen Wellenlängen können viöl einfacher und kleiner gebaut werden als dieüblichen Instrumente, da optische Systeme wie Linsen und besonders Prismen wegfallenkönnen. Außerdem sind die gleichell Änordnungen sowohl im Bereich des sichtbarenLichts als auch Jenseits der sichtbaren Lichtwellenlängen anwendbar.Such arrangements for measuring the light absorption at one ordifferent wavelengths can be built much simpler and smaller than thatcommon instruments, since optical systems such as lenses and especially prisms are no longer necessarycan. In addition, the same arrangements are both in the area of the visibleLight as well as beyond the visible wavelengths of light.

Werner erlauben sie auf einfache Weise die gleichzeitige Messung derAbsorption oder Reflexion bei verschiedenen Wellenlängen sowohl mit sichtbarem alsauch unsiclltbarem Licht.Werner, they allow the simultaneous measurement of theAbsorption or reflection at different wavelengths with both visible andalso invisible light.

Claims (8)

Translated fromGerman

Ansprüche:Expectations:1 Anordnung zum Messen der Lichtabsorption durch Durchstrahlung oderReflexion dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtquellen Licht emittierende Halbleiterwie Leuchtdioden oder Halbleiterlaser in die optische Achse eingesetzt werden.1 arrangement for measuring the light absorption by radiation orReflection characterized in that light-emitting semiconductors are used as light sourceshow light-emitting diodes or semiconductor lasers are used in the optical axis. 2) Anordnung gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die leuchtendeFläche durch Zusammenschalten mehrerer Licht emittierender Halbleiter variiert werdenkann. 2) Arrangement according to claim 1, characterized in that the luminousArea can be varied by interconnecting several light-emitting semiconductorscan. 3) Anordnung gemäß Anspruch 1 und/oder 2 dadurch gekennzeichnet,daß mehrere Licht emittierende halbleiter für verschiedene Wellenlängen auf einemTräger so angeordnet sind, daß jeweils der gewünschte Licht emittierende Malbleiterdurch Translation oder Rota on in die optische Achse des Meßsystems gebracht wird. 3) arrangement according to claim 1 and / or 2, characterized in thatthat several light-emitting semiconductors for different wavelengths on oneCarriers are arranged so that in each case the desired light-emitting conductoris brought into the optical axis of the measuring system by translation or rotation. 4) Anordnung gemäß Anspruch 1-3 dadurch gekennzeichnet, daß von mehrerenLichtempfängern für verschiedene Wellenlängen jeweils ein Empfänger durch Translationoder Rotation in die optische Achse gebracht wurden kann. 4) Arrangement according to claim 1-3, characterized in that of severalLight receivers for different wavelengths each have a receiver through translationor rotation can have been brought into the optical axis.5) Anordnung gemäß Anspruch 1-4 dadurch gekennzeichnet, daß in dieoptische hchse gleiciizeitig zwei oder mehrere Licht emittierende Halbleiter fürverschiedene Wellenlängen eingebracht werden, deren jeweiliger Lichtstrshi auf einenoder verschiedene, getrennte Lichtempfänger fällt.5) Arrangement according to claims 1-4, characterized in that in theoptical axis for two or more light-emitting semiconductors at the same timedifferent wavelengths are introduced, their respective light beam on oneor different, separate light receivers falls.O Anordnung gemäß Anspruch 1-5 dadurch gekennzeichn-et, daß zwei odermehrere gegeneinander verschiebbare Träger mit Licht emittierenden Halbleitern fürverschiedene Wellenlangen besetzt sind, wobei die Träger so Justiert sind, daß einebeliebige Kombination der Halbleiter verschiedener Träger in die optische Achseeingebracht werden kann.O arrangement according to claims 1-5 characterized in that two orseveral mutually displaceable carriers with light-emitting semiconductors fordifferent wavelengths are occupied, the carriers are adjusted so that oneany combination of semiconductors of different carriers in the optical axiscan be introduced.7) anordnung gemäß Anspruch 1-6 dadurch gekennzeichnet, daß sich Lichtverschiedener Wellenlängen emittierende Halbleiter gegenüberstehen.7) arrangement according to claims 1-6, characterized in that lightoppose semiconductors emitting different wavelengths.8) Anordnung gemäß Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß zwei odermehrere Licht emittierende Halbleiter, die Licht verschiedener Wellenlängen aussenden,in einer Fassung oder einem Gehäuse oder auf einem iialbleitersubstrat vereinigtsind, wobei die Passung oder das Gehäuse wahlweise zusätzlich noch einen Licht empfängerenthält.8) Arrangement according to claim 5, characterized in that two ormultiple light-emitting semiconductors that emit light of different wavelengths,united in a socket or a housing or on an iialleitersubstratare, with the fit or the housing optionally also a light receivercontains.