Der Detektor ist ein Ablenkungs- oder Snell-Brechungsindex-Detektor. Er wurde für Analysen entwickelt, die eine kontinuierliche Überwachung des Brechungsindexes einer fließenden Flüssigkeit in Bezug auf einen Referenzwert erfordern.
Das Snelliussches Brechungsgesetz besagt, dass ein paralleler Lichtstrahl beim Passieren einer dielektrischen Schnittstelle, die zwei Medien mit unterschiedlichem Brechungsindex in einem Einfallswinkel größer als Null trennt, in Abhängigkeit von der Größe der Differenz der Brechungsindizes der beiden Medien gebrochen wird.
Zeichen | Beschreibung |
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n | Brechungsindex |
i | Einfallswinkel |
r | Brechungswinkel |
v | Lichtgeschwindigkeit im ersten Medium |
v1 | Lichtgeschwindigkeit im zweiten Medium |
Optisches System
Nr. | Beschreibung |
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1 | Wolframlampe |
2 | Kondensorlinse |
3 | Erster Spalt |
4 | Kollimatorlinse |
5 | Zweiter Spalt |
6 | Messzelle |
7 | Spiegel |
8 | Nullglas |
9 | Photosensor |
Das Licht einer langlebigen Niedrigenergie-Wolframlampe wird durch eine Linse und einen Spalt kollimiert und durch eine Referenz- und eine Probenzelle geleitet, von einem Spiegel reflektiert, durch die optischen Zellen zurückgeleitet und durch Linsen auf ein Paar Photodioden (Photosensor) gebündelt.
Während des Betriebs sind die Referenz- und Probenzellen des Detektors mit mobiler Phase gefüllt. Die Referenzzelle wird dann vom Flussweg isoliert und die mobile Phase fließt nur durch die Probenzelle. Solange zwischen den Brechungsindizes der Medien der beiden Zellen kein Unterschied besteht, wird das Licht, welches durch diese geleitet wird, nicht gebrochen.
Nr. | Beschreibung |
---|---|
1 | Lichtstrahl |
2 | Probenzelle |
3 | Referenzzelle |
4 | Lichtachse (Ns > Nr) |
5 | Lichtachse (Ns = Nr) |
6 | Abstand zwischen [4]&[5] am Photosensor |
7 | Photosensor |
ns | Brechungsindex der mobilen Phase in der Probenzelle |
nr | Brechungsindex der mobilen Phase in der Referenzzelle |
Messung
Das Licht fällt auf ein Paar Photodioden, von denen jede ein elektrisches Signal abgibt, wobei diese Signale verstärkt werden und die Differenz zwischen den beiden Signalen gemessen wird. Eine Null-Brechung sollte eine Differenz von Null Volt bei diesen Signalen erzeugen. Der Anwender kann bei einem Autozero mit Hilfe einer elektrisch gesteuerten mechanischen Verbindung das Ausgangssignal der Photodioden für die Null-Ablenkung über eine Brechungslinse (Nullglas) im Strahlengang optimieren. Eine zusätzliche Schaltung ermöglicht es dem Anwender, das Ausgangssignal auf ein elektronisches Null zu korrigieren.
Nr. | Beschreibung |
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1 | Photosensor A |
2 | Photosensor B |
3 | Lichtstrahl |
Wenn eine Änderung im Brechungsindex der mobilen Phase erfolgt, wird das Licht, das durch die Schnittstelle zwischen Proben- und Referenzzelle geleitet wird, gebrochen und bedingt, dass die Lichtintensität an der einen Photodiode zunimmt und an der anderen Photodiode abnimmt. Diese Differenz ergibt ein Signal mit Amplitude und Polarität.