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Dokumentenidentifikation DE102006004832A1 09.08.2007
Titel OD (optische Dichte, optical density)- Durchflussphotometer
Anmelder Mitterer, Karl-Eike, Dr., 24211 Preetz, DE
Erfinder Mitterer, Karl-Eike, Dr., 24211 Preetz, DE
DE-Anmeldedatum 31.01.2006
DE-Aktenzeichen 102006004832
Offenlegungstag 09.08.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.08.2007
IPC-Hauptklasse G01N 30/74(2006.01)A, F, I, 20060131, B, H, DE
Zusammenfassung Das OD-Durchflussphotometer dient hinter einer Chromatographiesäule als Detektor für nicht lichtabsorbierende Substanzen, die einen Unterschied haben in der optischen Dichte zu dem verwendeten Lösungsmittel. Ein entsprechendes Verfahren ist bisher nicht bekannt.
Von einer intermittierenden Lichtquelle ausgehend wird ein Strahlenbündel durch einen teildurchlässigen Spiegel geteilt. Der 1. Teil geht durch die Durchflussküvette, einem Stück Glasrohr mit zwei sich gegenüberliegenden plangeschliffenen Außenseiten, zum 1. Phototransistor. Die Lösung im Glasrohr streut je nach optischer Dichte mehr oder weniger stark das Licht und liefert über den Phototransistor einen Strom von größerer oder kleinerer Stromstärke. Der 2. Teil des Strahlenbündels geht über ein Prisma mit parallelem Eingang und Ausgang zu dem 2. Phototransistor. Das Prisma kann vor- oder zurückbewegt werden durch eine Gewindestange, die von einem Schrittmotor bewegt wird (s. Zeichnung "Schematischer Aufbau des OD-Durchflussphotometers"). Je nach Entfernung von der Lichtquelle liefert der Phototransistor einen Strom von größerer oder kleinerer Stromstärke. Zu den Phototransistoren gehört je ein Strang, bestehend aus Kondensator, Zenerdiode und 2 parallel geschalteten Feldeffekttransistoren sowie eine Schnellentladung des Kondensators. Eine Kreuzverbindung hinter der Zenerdiode zum Drain des 1. FET des anderen Stranges sorgt für die Unterdrückung des schwächeren Signals. Das stärkere Signal wird zu der ...

Beschreibung[de]
Prinzip

Das OD-Durchflussphotometer dient bei der Säulenchromatographie der Detektion von gelösten Substanzen, deren optische Dichte von der des Lösungsmittels abweicht. Die optische Dichte und ihre Änderung wird fortlaufend gemessen und aufgezeichnet, nicht in absoluten Werten, sondern relativ zum Lösungsmittel. Das Ergebnis einer Aufzeichnung sind Peaks, deren Größe vom Unterschied der optischen Dichten und der Konzentration der Substanzen abhängt.

Die bislang verwendeten Durchflussphotometer vermögen nur „farbige" Substanzen zu erfassen, d.h. Substanzen, die Licht (sichtbares Licht, UV-Licht) in dem für sie typischen Wellenlängenbereich absorbieren, und die so einer Detektion zugänglich sind. Beispielsweise werden Proteine erkannt und erfasst, weil sie die im UV-Licht absorbierenden Aminosäuren Tryptophan oder Tyrosin enthalten. Fehlen diese Aminosäuren, ist eine photometrische Detektion dieser Proteine bislang praktisch nicht möglich.

Deutlicher wird das Problem bei den Peptiden, also weniggliedrigen Proteinen, wo das Fehlen der oben genannten Aminosäuren eher wahrscheinlich ist.

Das Einsatzgebiet eines OD-Photometers wäre weit gefasst. Es könnte beispielsweise eingesetzt werden bei der Erfassung und ggf. Abtrennung organischer oder anorganischer Salze, bei der Trennung von beispielsweise Kohlenhydraten und anderen Substanzen, bei der Isolation von Naturstoffen etc.

Funktionsweise des Photometers

Von einer intermittierenden Lichtquelle (lichtstarke LED, rot) geht durch eine Konvexlinse ein Strahlenbündel, das durch einen teildurchlässigen Spiegel einerseits durch eine spezielle Küvette geht zu einem direkt anliegen Fototransistor („Sensor zu Küvette"), andererseits zu einem Prisma und dann zum 2. Fototransistor („Sensor zu Prisma"). Siehe .

Die Küvette ist ein Stück Glasrohr (z.B. Außendurchmesser 7 mm, Innendurchmesser 3 mm) mit zwei planparallel geschliffenen sich gegenüberliegenden Außenseiten. Die Küvette nimmt die zu untersuchende Flüssigkeit auf (Durchfluß). Da die durchlaufenden Flüssigkeiten eine geringere optische Dichte (Brechkraft) als das Glas der Küvette haben, wird das Strahlenbündel je nach optischer Dichte der Flüssigkeiten mehr oder weniger stark gestreut. Das Licht, das auf den Sensor fällt, ist dann entsprechend unterschiedlich intensiv. Die Stromstärke des Fototransistors ist der Lichtstärke proportional (Stromstärke je nach Ausführung 5-10 &mgr;A).

Das Prisma kann durch den Schrittmotor vorwärts oder rückwärts bewegt werden, d.h. die Weglänge von der Lichtquelle bis zum Prisma gehörigen Fototransistor („Sensor zu Prisma") kann verändert werden. Da die Beleuchtungsstärke abnimmt mit dem Quadrat der Entfernung von der Lichtquelle, kann die Stromstärke des Fototransistors durch Verschieben des Prismas geändert werden. Ziel ist es, die Stromstärke genau so groß zu machen wie die Stromstärke des Küvetten-Fototransistors. Die Bewegungen des Schrittmotors (rechts-, linksdrehend), die mit Hilfe der Gewindestange das Prisma vor- oder zurückbewegen, werden mittels Schnurscheibe und Schnur auf einen Schreiber übertragen.

Der Stromfluss der Fototransistoren (Sensoren), der proportional der Beleuchtungsstärke ist, wird durch die angelegte Spannung bewirkt (hier: 12 V). Die Mindestspannung muss ca. 0,2 Volt betragen, darüber hinaus hat die Spannung praktisch keinen Einfluss auf die Stromstärke. Die Dauer des Stromflusses entspricht der Dauer der Einzelbelichtung der intermittierenden Lichtquelle. Die Stromstärke und die Dauer des Stromflusses bilden das Signal eines Fototransistors.

Die angelegte Spannungshöhe hat Bedeutung für die Weiterverarbeitung der Signale. Für jeden der beiden Sensoren gibt es einen Strang für die Signalverarbeitung. Es gibt zu jedem Strang einen Kondensator, eine Zenerdiode und zwei Feldeffekttransistoren (FETs) sowie eine Vorrichtung zur Schnellentladung des Kondensators (s. ). Das ankommende Signal (Stromstärke, Dauer) lädt zunächst den Kondensator auf die durch die Zenerdiode bestimmte Spannungshöhe auf (z.B. 8,2 V). Da die Stromstärke und die Dauer des Stromflusses in einem Signal konstant sind, wird der Kondensator gleichmäßig über die Zeit geladen, die Spannung am Kondensator steigt proportional der Zeit an (im Gegensatz zur Ladung eines Kondensators als RC-Glied). Die Ladezeit beträgt C × U/I Sekunden (C = Kapazität des Kondensators, U = Spannung der Zenerdiode, I = Stromstärke des Signals). Nach der Ladezeit fließt der Strom durch die Zenerdiode. Die Spannung steigt dahinter von 0 V beginnend bis maximal zu der Differenz von 12 V und der Spannung der Zenerdiode. Diese Spannung wird dem Gate der FETs zugeführt. Die Leitung jedes Stranges ist mit dem Drain des 1. FET des anderen Stranges verbunden. Der Zweck dieser Kreuzverbindung ist folgender: Das stärkere Signal (das mit der größeren Stromstärke) lädt den Kondensator schneller auf als das schwächere Signal und erzielt eine frühere Durchlässigkeit der Drain-Source-Strecke (beginnend bei etwa 0,7 V). Der Strom des Stranges mit dem schwächeren Signal fließt nun über die Drain-Source-Strecke des FET des Stranges mit dem stärkeren Signal ab. Die Spannung im Strang des schwächeren Signals kann daher nicht mehr steigen, sie fällt von maximal 0,7 V auf ca. 0,2 V, der Mindestspannung für den Durchlass der Drain-Source-Strecke des anderen FET. Die Durchlässigkeit der Drain-Source-Strecke des FET des eigenen Stranges wird verhindert, das schwächere Signal wird unterdrückt („Signalweiche"). Die Spannung im Strang des stärkeren Signal steigt weiter (unter weiterer Aufladung des Kondensators), bis der Endwert erreicht ist.

Die 2. FETs werden bei steigender Spannung aktiviert und geben ihr Signal an die Schrittmotoransteuerung. Sie bestimmen die Drehrichtung des Schrittmotors: Ist das Signal des Küvetten-Sensors stärker als das des Prismen-Sensors, erfolgt eine Rechtsdrehung des Schrittmotors (vom Prisma aus betrachtet). Die Rechtsdrehung bewegt das Prisma so, das der Lichtweg von der Lichtquelle zum Prismen-Sensor verkürzt wird, die Beleuchtungsstärke nimmt zu. Das folgende Signal vom Prismen-Sensor ist nun stärker als das vorangegangene Signal. Ist das Signal vom Prisma-Sensor stärker als das des Küvetten-Sensors, erfolgt eine Linksdrehung des Schrittmotors und damit eine Verlängerung des Lichtweges. Das nachfolgende Signal des Prismen-Sensors wird schwächer.

Die intermittierende Lichtquelle besteht je Periode aus einer Lichtphase und einer Dunkelphase. Diese Perioden werden vom 1. Timer (NE 555; s. ) erstellt (Dauer einer Periode z.B. 1,2 sec). Der 2. Timer bestimmt die Dauer der Lichtphase (z.B. 1,0 sec). In der Dunkelphase (hier 0,2 sec) werden die Kondensatoren schnellentladen. Die Dauer einer Lichtphase muss mindestens so groß sein, dass alle Prozesse in der Signalverarbeitung ablaufen können.

Von der Schrittmotoransteuerung ausgehend werden zwei LEDs gesteuert, die die Rechts- bzw. Linksdrehung des Schrittmotors deutlich anzeigen, so dass auch aus größerer Entfernung der Status des Photometers erkannt werden kann.

Die Schrittmotorbewegungen werden über eine Schnur auf einen Schreiber übertragen und aufgezeichnet Das Schreiberpapier wird vorwärts bewegt durch einen weiteren Schrittmotor und ein Getriebe, dessen Bewegung auf eine Antriebswalze übertragen wird. Das Schreiberpapier hat die internationale Größe von DIN A4. Es besteht daher die einfache Möglichkeit, verschiedene Papiere zu verwenden: z.B. Kopiererpapier, kariertes Papier, Millimeterpapier, Pergamentpapier. Die Schrittfrequenz des Schrittmotors kann wahlweise so eingestellt werden, dass ein Papierbogen für z.B. 5, 10 oder 24 Stunden reicht.

Der Wechsel des Tägermediums und ggf. die Konzentration einer Substanz nach Chromatographie hat zur Folge, dass die Schreibbreite des Schreiberpapiers teilweise weit überschritten würde: Zu beiden Seiten einer Schreiberamplitude befinden sich Kontaktschalter, die über eine Steuereinheit bei Betätigung der Kupplung (Entkopplung; s.) den Schreiber weit genug zurückführen, dass eine weitere Aufzeichnung möglich wird. Dieser Teil ist die automatische Schreibereinstellung. Durch eine manuelle Schreibereinstellung kann der Schreiber auf eine gewünschte Position gebracht werden. Bei Aktivierung der automatischen oder manuellen Schreibereinstellung wird die intermittierende Lichtquelle des signalgebenden Systems ausgeschaltet.

Aufbau des Photometers

Die intermittierende Lichtquelle (ALINGAP-LED, rot, 50 mA) wird über einen 200-&OHgr;-Widerstand gespeist von einer 12-Volt-Stromquelle (Festspannungsregler). Der Stromkreis wird geschlossen über die Kollektor-Emitterstrecke eines BC 547-Transistors, der über einen Vorwiderstand vom Arbeitsausgang des 2. Timers (NE 555) angesteuert wird. Wird der Transistor angesteuert, ist die Kollektor-Emitter-Strecke praktisch widerstandslos, der Stromkreis ist geschlossen, die LED leuchtet. Fließt kein Strom in die Basis des Transistors, ist die Kollektor-Emitter-Strecke gesperrt, die LED leuchtet nicht. Der 1. und 2. Timer bilden zusammen das Muster aus Leuchten und Nichtleuchten der LED. Siehe und unter „Funktionsweise des Photometers".

Die LED und die beiden Sensoren (Fototransistoren) sind plangeschliffen, da sich sonst die optischen Eigenschaften der fokussierenden Köpfe der Bauteile störend bemerkbar machen würden.

Die der Lichtquelle folgende Konvexlinse bündelt die Strahlen, wobei die Linse etwa x der Brennweite von der Lichtquelle entfernt ist. Dadurch werden die Strahlen unter Zunahme der Lichtintensität hinreichend gebündelt, es kommt aber nicht zu einer Abbildung der Lichtquelle bei einer denkbaren Projektion auf einen Schirm, das projizierte Licht ist homogen. Durch die Konvexlinse wird die Lichtquelle als virtuelle Lichtquelle einige Zentimeter hinter die reale Lichtquelle verschoben. Die virtuelle Lichtquelle ist nun Ausgangspunkt des Strahlenbündels. Die Entfernung von der virtuellen Lichtquelle bis zum Prismen-Sensor beträgt im Grundzustand (Wasser in der Küvette) ca. 20 cm (200 mm). Der Schrittmotor hat eine Schrittgröße von 1/200 pro Umdrehung (1,8°). Die Gewindestange mit metrischem Gewinde und einem Durchmesser von 3 mm hat einen Hub von 0,5 mm pro Umdrehung d.h. eine Anderung des Lichtweges (Hin- und Rückweg) von 1 mm. Ein Schritt des Schrittmotors verändert den Lichtweg um 1/200 mm. Bezogen auf den Lichtweg von 20 cm beträgt die Wegänderung pro Schritt 1/200×200 gleich 0,0025%. Ist die Stromstärke des Prismen-Sensors z.B. 5 &mgr;A, beträgt die Anderung der Stromstärke bei einem Schritt 0,125 nA. Diese geringen Stromstärken machen eine sorgfältige Reinigung der Platine mit den Bausteinen der Signalverarbeitung nötig (z.B. Reinigung mit fremdionenfreiem Wasser unter Zusatz von Ethanol) sowie eine anschließende Versiegelung, damit geringste Kriechströme ausgeschlossen werden.

Die Teildurchlässigkeit des Spiegels ist so gewählt, dass bei Füllung der Küvette mit Wasser die Stromstärke des Prismen-Sensors bei Beleuchtung größer ist als die des Küvetten-Sensors. Durch eine Abblendvorrichtung am Prismen-Sensor wird durch Drehen des Sensors die Stromstärke so groß gemacht wie die gegebene Stromstärke des Küvetten-Sensors. Danach wird der Prismen-Sensor fixiert. Dabei ist die Gewindestange so eingestellt, dass sich das Prisma nahe dem Punkt der größten Entfernung von der Lichtquelle befindet.

Für die nachfolgende Signalverarbeitung werden Kondensatoren mit einer Kapazität von z.B. 470 nF verwendet. Die relevanten Bauteile der Signalverarbeitung (Kondensatoren. Zenerdioden. FETs) werden wegen Streuung der Werte so ausgesucht, dass sie paarweise dieselben Eigenschaften haben. Der 3-M&OHgr;-Widerstand hinter der Zenerdiode, der mit 0 Volt (Masse) verbunden ist, dient der Sicherung der Signalverarbeitung (s. ).

Der pnp-Transistor BC 308 () dient der Schnellentladung der Kondensatoren: Leuchtet die LED-Lichtquelle, liegt am Kollektor des Transistors über den Emitter eine Spannung von 12 V an. Die von den Kondensatoren herkommenden Dioden haben nun keinen Einfluss auf die Kondensatoren. Wird die LED abgeschaltet, fällt die Spannung am Kollektor des Transistors auf 0 V. Über den 500-&OHgr; Widerstand werden nun die Kondensatoren entladen. Die Zeitkonstante beträgt RxC = 500 &OHgr; × 470 nF = 0,235 msec.

Die Schrittmotoransteuerung besteht zunächst aus 3 Flip-Flops (FFs; SN 7474). Der 1. FF steuert die parallel angeordneten FFs 2 und 3 mit den Einzelsignalen über die Ausgängen Q und Q*. Bei Einschalten des Stroms der Anlage werden durch den 100-k&OHgr;-Widerstand und den 10-&mgr;F-Kondensator alle 3 FFs auf Reset gesetzt. Jedes Einzelsignal (H), das von der Signalweiche über den Schmitt-Trigger kommt (zunächst für Rechtsdrehung des Schrittmotors betrachtet), ändert wechselweise die Ausgänge Q und Q*: L und H werden zu H und L und diese zu L und H usw. (L = Low, H = High). Kommt ein H-Signal von Q oder Q* des 1. FF über t des 2. und 3. FF, so ändern sich die Ausgänge Q und Q* von H zu L oder von L zu H. Ein L-Signal führt zu keiner Änderung. Es gibt folgendes Bild:

Eine Folge von 4 Signalen zeigt ein Muster von 4 verschiedenen Zuständen der beiden Ausgänge Q des 2. und 3. FF zusammen. Das heißt auch, nach 4 Signalen ist das Muster wieder gleich dem Ausgangsmuster. Die Ausgänge Q des 2. und 3. FF sind, wie zeigt, mit dem Motortreiber (TC 4469) verbunden. Der Schrittmotor dreht je nach Verdrahtung z.B. nach rechts. Geht man von einem beliebigen der 4 verschiedenen Muster aus und lässt 3 Signale in so dichter Folge eintreffen, dass der Schrittmotor dank seiner Trägheit erst auf das letzte Signal reagiert, so dreht der Schrittmotor in der Gegenrichtung, also z.B. nach links. Das 3er-Signal wird erzeugt durch 3 FFs (z.B. SN 7474), 3 Schmitt-Trigger (SN 7414) und 1 3fach NAND-Gatter. (SN7410). Jeder FF ist mit einem Schmitt-Trigger über Q verbunden. Kommt ein Signal über t in den 1. FF, sogt Q über den Eingang des 1. Schmitt-Triggers für den Wechsel von H zu L des Ausgangs des 1. Schmitt-Triggers und somit zur Aktivierung des Reset des 1. FF und zur Aussendung des 1. Signals über das 3fach NAND-Gatter. Q des 1. FF wird durch das Setzen von Reset L und der Ausgang des 1. Schritt-Triggers zu H, was als Signal für den 2. FF dient usw. Die Einzelsignale, von der Signalweiche über je einen Schmitt-Trigger herkommend, sowie die Signalserien, die von der automatischen oder manuellen Schreibereinstellung herkommen, werden über Dioden auf den Signaleingang der rechts- bzw. linksdrehenden Gatterfolge geführt, bei der rechtsdrehenden zusätzlich das 3er-Signal. Zusätzlich liegt, durch die Dioden bedingt, ein Widerstand (z.B. 820 &OHgr;) an den Signaleingängen.

Vor den Dioden der Einzelsignaleingänge liegt je eine Leitung zu den LEDs der Einzelsignalanzeige. Zur Schaltung s. , Signalanzeige.

Bei der automatischen Schreibereinstellung löst der Schreiber bei Erreichen des Endes der Schreibfläche (oben oder unten) über Kontaktschalter die entsprechenden Bewegungen des Schrittmotors aus (Links- oder Rechtsdrehung). Zu jedem Kontaktschalter (, links) gehört eine Anordnung, bestehend aus einem Kondensator (z.B. 10 &mgr;F), einem npn-Transistor (z.B. BC 547) verbunden mit einem Widerstand (z.B. 150 k&OHgr;) zur Basis des Transistors sowie einem pnp-Transistor (z.B. BC 308), der mit der Basis und einem Widerstand (z.B. 20 k&OHgr;) am Kollektor des npn-Transistors liegt. Bei Kontakt wird der Kondensator in Sekundenbruchteilen geladen und über den 150 k&OHgr;-Widerstand und den npn-Transistor langsam entladen. Dabei wird der Transistor BC 308 aktiviert. Er sorgt für Strom für die beiden Timer (NE 555) mit einer Spannung von nahezu 5 Volt. Der 1. Timer wird gestartet mit dem Kondensator 4,7 nF und den dazugehörigen Widerständen. Die Dauer der Aktivität des 1. Timers wird bestimmt durch die beiden Widerstände (hier: 120 k&OHgr; und 32 k&OHgr;) und den Kondensator 10 &mgr;F. Der 2. Timer startet mit Beginn des Stromflusses und sendet je nach Einstellung des Potentiometers über den Arbeitsausgang 150 bis 300 Signale/sec. Beendet wird die Signalaussendung, wenn Reset des 2. Timers aktiviert wird, was durch die Kombination der beiden Transistoren (z.B. BC 547) am Arbeitsausgang des 1. Timers bewerkstelligt wird. Der Arbeitsausgang des 2. Timers führt zu einer Zwillingsanordnung, bestehend aus je einem 56-k&OHgr;-Widerstand, einer abführenden Diode, einer 3,6 V-Zenerdiode, einem npn-Transistor (z.B. BC 547), einem 1,8-k&OHgr;-Widerstand im Kollektor und einer Verbindung vom Kollektor zu einem Schmitt-Trigger, dessen Ausgang zur Schrittmotoransteuerung führt, was Links- oder Rechtsdrehung bewirkt. Ist z.B. der in der obere Eingang der automatischen Schreibereinstellung aktiviert, ist die Spannung am Kollektor des dazugehörigen npn-Transistors praktisch 0 Volt, der Strom des unteren Teils der Zwillingsanordnung wird bei aktivem Arbeitsausgang des 2. Timers über die abführende Diode abgeleitet. Es kommt nicht zur Aktivierung des Transistors und damit zu keiner Signalgebung an den Schmitt-Trigger. Die abführende Diode des oberen Teils der Zwillingsanordnung kann den Strom des Arbeitsausganges des 2. Timers nicht abführen, es kommt über die Zenerdiode zur Aktivierung des Transistors und zur Signalgebung an den Schmitt-Trigger und somit zur Drehung des Schrittmotors. Ist der untere Eingang der automatischen Schreibereinstellung aktiviert, gelten die umgekehrten Bedingungen, der untere Transistor der Zwillingsanordnung schickt die Signale an den entsprechenden Schmitt-Trigger, was zur entsprechenden Drehung des Schrittmotors führt. Bei einer Spannung von 3,8 V bei aktivem Arbeitsausgang des 2. Timers fällt bei der 3,6-V-Zenerdiode bei vorgeschaltetem 56-k&OHgr;-Widerstand und nachgeschaltetem Transistor eine Spannung von ca. 2,0 V ab. Es bleibt genügend Strom, um den nachfolgenden Transistor zu aktivierten (ca. 20 &mgr;A). Fällt die Spannung des Stroms, der die beiden Timer versorgt, bei Entladung des Kondensators des aktivierten Einganges deutlich unter die Steuerspannung, wird der Arbeitsausgang der Timer plötzlich aktiv und kann die Steuerung des Schrittmotors beeinflussen. Durch die Zenerdiode wird das in zusätzlicher Funktion verhindert.

Die manuelle Schreibereinstellung wird über je einen Kontaktschalter für die manuelle Betätigung und je einen Timer (, rechts) zur Rechts- oder Linksdrehung des Schrittmotors bewerkstelligt. Die Signalfrequez für die Schrittmotoransteuerung wird durch die Widerstände (1,8 M&OHgr; und 200 k&OHgr;) und den Kondensator (4,7 nF) am Timer gegeben. Sie beträgt ca. 100 Signale/sec.

Zeitgleich mit der automatischen oder manuellen Schreibereinstellung muss der Schrittmotor von der Vor- und Rückwärtsbewegung des Prismas entkoppelt werden. Dazu aktivieren der Arbeitsausgang des 1. Timers der automatischen Schreibereinstellung sowie die beiden Leitungen der Kontaktschalter der manuellen Schreibereinstellung über Dioden den 1. Transistor (BC 547) und über diesen den 2. Transistor (BD 135), der den Kupplungsmagneten (R = 11 &OHgr;) mit Strom versorgt (15 V).

Zugleich werden die Sensorsignale über einen weiteren Transistor (BC 547) unterdrückt, indem der Strom, der zur Aktivierung der ALINGAP-LED dient, abgeleitet wird (, Signalerzeugung)


Anspruch[de]
Das OD (optische Dichte, optical density)-Durchflussphotometer dient hinter einer Chromatographiesäule als Detektor für nicht lichtabsorbierende Substanzen, die einen Unterschied in der optischen Dichte zu dem verwendeten Lösungsmittel haben.

1. Von einer intermittierenden Lichtquelle (rote LED) ausgehend wird ein Lichtstrahlenbündel durch einen teildurchlässigen Spiegel geteilt. Der 1. Teil geht durch die Durchflussküvette, einem Stück Glasrohr mit zwei sich gegenüberliegenden plangeschliffenen Außenseiten, zum 1. Sensor (Phototransistor). Die Lösung im Glasrohr streut je nach optischer Dichte mehr oder weniger stark das Licht und liefert über den Phototransistor einen Strom von größerer oder kleinerer Stromstärke. Der 2. Teil des Lichtbündels geht über ein Prisma mit parallelem Eingang und Ausgang zu dem 2. Sensor (Phototransistor). Das Prisma kann vor- oder zurückbewegt werden durch eine Gewindestange, die von einem Schrittmotor bewegt wird. Je nach Entfernung von der Lichtquelle liefert der Phototransistor einen Strom von größerer oder kleinerer Stromstärke.

2. Zu den Phototransistoren gehört je ein Strang, bestehend aus Kondensator, Zenerdiode und 2 parallel geschalteten Feldeffekttransistoren (FET) sowie einer Schnellentladung des Kondensators. Eine Kreuzverbindung hinter der Zenerdiode zum Drain des 1. FET des anderen Stranges sorgt für die Unterdrückung des schwächeren Signals. Das stärkere Signal wird zu der Schrittmotorsteuerung geführt und bewirkt je nach Strang die Rechts- oder Linksdrehung des Schrittmotors („Signalweiche"). Die FETs erlauben bei 0 Volt an Gate keinen Stromfluss von Drain zu Source.

3. Die Schrittmotoransteuerung hat zwei Eingänge. Erhält der erste Eingang ein Signal, dreht der Schrittmotor nach rechts. Erhält der 2. Eingang ein Signal, wird ein 3er-Signal generiert, das auf den 1.Eingang geführt wird. Dadurch macht der Motor eine Linksdrehung.

4. Über eine Schnurscheibe und eine Schnur werden die Bewegungen des Schrittmotors mittels eines Schreibers aufgezeichnet.

5. Unter Betätigung einer Kupplung zwischen Schrittmotor und Prisma wird durch eine automatische oder eine manuelle Schreibereinstellung der Schreiber auf der Schreibfläche positioniert.






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