專利名稱：近紫外吸收光譜儀和使用該光譜儀的方法
技術領域：
本發明涉及測試液體樣本的便攜式吸收光鐠儀，更具體地說，涉 及確定和監測溶液或流水或類似物中的化學制品，比如生物殺滅劑的 近紫外吸收光鐠儀。
背景技術：
生物殺滅劑是一種在諸如農業、林業和蚊蟲防制之類領域中使用 的，能夠殺滅不同形式的活體的諸如農藥之類的化學物品，它可以是 殺真菌劑、除草劑、殺蟲劑、殺螨劑或滅鼠劑等等。生物殺滅劑也可 被添加到其它材料(一般是液體)中，以保護該材料免于生物侵擾和 生長。例如，某些類型的quats可被添加到池水或工業水體系中起除 藻劑的作用，保護水體免于藻類蔓延和生長。作為廢水處理中的最后 步驟之一，可向水中添加低濃度的氯，作為殺滅微生物、藻類等的通 用生物殺滅劑。向水池等中添加次氯酸鹽溶液會逐漸將次氯酸鹽和氯 釋放到水中。諸如二氯均三嗪三酮鈉(二水合物或無水的)，有時稱 為二氯，以及三氯均三溱三酮(有時稱為三氯)的化合物更便于使用。 這些化合物在固態時是穩定的，可以粉狀、粒狀或片狀形式使用。當 少量地加入到池水或工業水體系中時，氯離子水解脫離形成次氯酸 (HOC1)的剩余分子，所述次氯酸充當殺滅細菌、微生物等的通用 生物殺滅劑。氯代海因化合物也被用作生物殺滅劑。
飯店用清潔劑浸泡和洗滌烹飪器皿和銀器，隨后用水沖洗掉清潔 劑。之后，器皿被浸泡在消毒溶液中，用消毒溶液消毒。清潔劑是幫 助清洗的化合物，或者化合物的混合物。這樣的物品，尤其是和水一 起使用的這種物品可包括具有幾種性質的各種成分中的任意之一 "溶解"油膩和濕潤表面的表面活性劑；擦洗磨料；改變pH從而影響
9其它成分的性能或穩定性，或者作為消除污垢的腐蝕性物質的物質； 中和"硬性"離子對其它成分的影響的水"軟化劑"；用于漂白和破損污 垢材料的氧化劑；不同于表面活性劑的使污垢保持懸浮的材料；消化 污垢中的蛋白質、脂肪或碳水化合物，或者改進織感的酶；改進清洗 表面活性劑的發泡性，以穩定或減少泡沫的成分、表面活性劑或其他 物質，外加具有伴隨去垢性的其它性質的成分，比如織物光亮劑，軟 化劑等，以及顏料，香料等。也稱為quats的季胺鹽陽離子(QAC) 經常被用作消毒劑，具有結構為NR/的帶正電的多原子離子，R是烷 基。不同于銨離子NH/本身和伯、仲或叔胺鹽陽離子，季胺鹽陽離 子永久帶電，與其溶液的pH無關。通過與殘余的清潔劑結合，消毒 溶液中的quats逐漸減少。為了保護公共衛生，對消毒溶液中的quats 濃度具有法定要求。公共衛生機構的檢查人員巡視飯店，用一次性測 試用具或試紙進行測試，以保證飯店遵守濃度標準。如果未遵守濃度 標準，那么飯店會被罰款。目前，或者在使用一定次數之后，或者在 定期測試表明quats濃度低于標準之后，飯店處理消毒溶液。
需要一種自動并且經濟地測試消毒溶液的quats濃度的設備和方法。
現有技術應用酸堿滴定法來測量quats的濃度，酸堿滴定法利用 在酸和堿之間發生的中和反應。首先，應用標準溶液沖洗滴定管，用 quats溶液沖洗移液管，用蒸餾水沖洗錐形瓶。其次，用移液管吸取 已知體積的quats溶液，并將其連同少量的指示劑一起置于錐形瓶中。 應用已知溶液將滴定管填充到其最大刻度。允許已知溶液從滴定管滴 入錐形瓶中。在此階段，粗略地估計已知溶液中和quats溶液所需的 量。使已知溶液滴出滴定管，直到指示劑改變顏色為止，隨后記錄滴 定管上的值。這是第一滴定度，并應被從任何計算中排除(discluded )。 當所有quats都已反應之后，溶液將具有隨酸和堿的相對強度而定的 pH。 quat指示劑呈deprotenated形式，從而帶有負電荷。從而它與 quat (陽離子)結合形成絡合物，所述絡合物改變pH， pi電子的環 境，從而改變指示劑的顏色。隨后，當所有quats都被滴定時，指示劑不再與quats結合，從而顯示它們在正常ph 7溶液中的本來顏色 (紫色/藍色和橙色，這形成灰色)。
存在用于量化QAC的濃度的其它技術。 一種技術是由Epton提 出的程序，所述程序涉及不互溶溶劑，通常氯仿和水中的染料轉移。 諸如十二烷基硫酸鈉之類的陰離子表面活性劑被用作滴定劑，陰離子
染料，例如亞曱藍被用于指示當染料將顏色從一相轉移到另 一相時的 滴定終點。由于其毒性的緣故，氯仿的使用受到阻礙，該技術通常不 用在現場應用中。Epton提出的初始方法參見S.Epton， Nature, 160， 795 ( 1947) S. Epton， Trans, Faraday Soc., 44， 226 ( 1948)。
另一種方法是利用四苯基硼酸鈉的直接滴定。QAC抑制甲基橙 的酸色(紅色)。四苯基硼酸鈉的添加絡合QAC,使染料顏色可見。 溴苯酚藍在滴定終點表現出變成紫色的類似響應機制。
卣化物測定也被用于確定QAC濃度。QAC是具有帶負電的反 荷離子，比如氯(周期表中的鹵族元素)的陽離子分子。關于QAC 的一種這樣的卣化物測定技術利用硝酸銀從酸化QAC溶液沉淀氯化 物。在添加硝酸銀之后過濾樣本，并在存在硫酸鐵銨(Volhard指示 劑)的情況下，用硫氰酸銨滴定濾出液直到首次出現粉紅色為止。
MetrohmAG (專門研究離子分析的公司)描述一種采用表面活 性劑離子選擇電極(ISE)的方法。ISE是通過仔細控制構成電極膜 的離子載體/增塑劑，為離子型表面活性劑優化的液體膜電極。由ISE 和參考電極產生的電位正比于樣本中QAC的濃度，遵循Nernst方程 E-E'o+k'log (c)。在該方程中，k是比例常數，25。C下為59mV每 IO倍一價離子濃度。QAC的滴定可使用陰離子表面活性劑，比如十 二烷基硫酸鈉作為滴定劑。滴定劑體積與ISE電壓的關系曲線在滴定 終點產生拐點。
需要自動、經濟、連續并且高靈敏度地直接測量/監測quats的濃度。
吸收光語學使用其中物質吸收的電磁光i脊的范圍。在原子吸收光 譜學中，樣本被原子化，隨后使特定頻率的光通過蒸氣。在校準之后，通過Beer-Lambert定律，吸收量可與各種金屬離子的濃度相關。該 方法可以是自動化的，并且廣泛用于測量血液中的諸如鈉和鈣之類離 子的濃度。其它類型的光鐠學不要求樣本原子化。例如，通常對液體 樣本進行紫外線/可見光(UV/Vis)吸收光鐠分析，以檢測分子含量， 通常對液體、半液體(骨劑或油脂)、干燥的或者固體樣本進行紅外 (IR)光i普分析，以確定分子信息，包括結構信息。紫外線-可見光 光語學或者說紫外線-可見光分光光度法(UV/VIS)涉及質子的光譜 學(分光光度法)。它使用可見光和近紫外(UV)和近紅外(NIR) 范圍中的光線。在該能量空間區域中，分子經歷電子躍遷。
紫外光鐠實質上是在紫外線范圍中吸光率與波長的關系圖(或曲 線)。類似地，對于指定的物種材料，比如quats，可獲得消光系數￡ 與波長的標準關系圖。這樣的關系圖可被有效地"濃度校正"，從而與 濃度無關。
測得的變量通常是光強度，不過也可以例如是偏振態。獨立的變 量通常是光的波長，經常表示成幾分之一米，不過有時也表示成和與 波長具有倒數關系的光子能，比如波數或電子伏成正比的單位。
當分子中的價電子從一個能量極激發到更高的能量極時，發生分 子電子躍遷。與這種躍遷相關的能量變化提供分子的結構信息，并確 定諸如顏色之類的許多分子性質。電子躍遷中所涉及的能量和輻射頻 率之間的關系由Planck定律給出。溶液中的分子的電子躍遷極大地 取決于溶劑的種類，同時存在附加的向紅遷移或向藍遷移。
UV光i普學中使用的儀器被稱為UV分光光度計。為了獲得吸收 信息，樣本被置于分光光度計中，并使一定波長(或者波長范圍)的 紫外線透過樣本。分光光度計測量有多少光線被樣本吸收。進入某一 樣本之前的光線的強度由1。表示。在光線透過樣本之后剩余的光強度 用I表示。透光率為(1/1。)，它通常被表示成透光百分率(％T)。 根據該信息，確定樣本對該波長的吸收率，或者作為波長范圍的函數 確定樣本的吸收率。高級的UV分光光度計能夠自動進行測量。不過， 這樣的UV分光光度計結構非常復雜，成本很高，并且通常笨重(不
12輕l更)，例如Beckman Coulter, Inc. ( Fullerton, CA )的DU Series 500 UV/Vis分光光度計。
盡管樣本可以是液體或氣體。通常稱為比色皿的透明小池被用于
在分光光度計中保存液體樣本。通過樣本的光程從而是光所透過的小 池的寬度。簡單(經濟)的分光光度計使用比色皿形狀的圓柱形試管， 不過更高級的分光光度計使用矩形比色皿，通常寬度為lcm。對于可 見光光譜學來說，可以使用普通的玻璃比色皿，不過紫外光譜學要求 由諸如石英之類的UV透明材料制成的特殊比色亞
U V吸收光i普學從未被應用于直接測量/監測消毒劑溶液中的 quats濃度。
發明內容
本發明的一個目的是測量抗菌、清潔、潤滑或農藥溶液中化學物 品的實際濃度。
本發明的另一目的是測量消毒溶液中抗菌劑、表面活性劑、潤滑 劑或殺蟲劑的實際濃度。
本發明的另 一 目的是測量溶液中清潔劑和抗菌劑的實際濃度。
本發明的另一目的是提供一種直接、自動、經濟、連續并且高靈 敏度地進行上述測量的設備。
本發明的其他目的以及優點可以通過以下的詳細描述而得出。
參考附圖，根據下面的詳細說明，本發明的上述和其它特征和特 點將變得更明顯，附圖中，相同的附圖標記表示相同的部件，其中 圖l表示本發明的紫外光譜儀的實施例的方框圖。 圖2表示消毒溶液(清潔劑的濃度為0)的吸收光譜的示例。 圖3表示相同濃度的消毒溶液的吸收光譜變化(位于230nm波 長的最小位置的漂移)，所述消毒溶液具有不同濃度的清潔劑。
圖4表示利用在從220nm到245nm的范圍中的吸收最小值的位置得到樣本中的清潔劑的百分率。
圖5表示本發明的手持式紫外光鐠儀的第一實施例的透視圖。 圖6表示本發明的紫外光鐠儀的另一透視圖。 圖7表示本發明的紫外光鐠儀的橫截面圖。
圖8表示本發明的紫外光語儀中的印刷電路板的第二圓柱體一側。
圖9表示本發明的紫外光i普儀中的印刷電路板的第一圓柱體一側。
圖10A-B表示本發明的分別具有UV燈和UV LED的紫外光鐠 儀的另一橫截面圖。
圖IIA表示本發明的紫外光鐠儀的頂視圖。圖IIB表示蓋子被 移動打開以便更換紫外光譜儀中的電池。圖IIC表示蓋子滑離紫外光 語儀的外殼。
圖12A表示紫外光鐠儀的蓋子的內部。圖12B表示紫外光譜儀 的保護板的透視圖。圖12C表示紫外光譜儀的顯示板的透視圖。圖 12D表示紫外光鐠儀的顯示板的另一側。
圖13表示本發明的手持式紫外光譜儀的第二實施例。
圖14表示本發明的手持式紫外光i普儀的第三實施例，它在紫外 光鐠儀的UV分離系統中應用可變波長UV濾光器。
圖15表示本發明的手持式紫外光譜儀的第三實施例，它在紫外 光鐠儀的UV波長分離系統中應用四片式UV濾光器。
圖16表示本發明的手持式紫外光譜儀的第四實施例，它應用離 軸拋物面反射鏡作為紫外光鐠儀的第一和第二圓柱體中的聚焦裝置。
圖17A表示本發明的兩件式紫外光語儀2000的透視圖。圖17B 表示結合化學消毒和UV消毒的消毒系統。圖17C表示傳感器單元107 的橫截面圖。圖17D表示正在利用蒸餾水進行定期零位調整的系統 2000。在每個清潔程序之后進行所述定期的零位調整進程。
具體實施方式
為了自動、連續并且高靈敏度地直接測量/監測quats的濃度， 本發明使用光傳儀測量在近UV (380-200nm波長)范圍內quats的 吸收性質。紫外(UV)輻射被細分成近UV (380-200nm波長)和極 短或真空UV ( 200-10nm)。當考慮UV輻射對人體健康和環境的影 響時，UV波長的范圍通常被細分成UVA (380-315nm)，也稱為長 波或"黑光"；UVB ( 315-280nm )，也稱為中波；和UVC ( <280體)， 也稱為短波或"殺菌的"。本發明的近UV光譜儀的設計使得能夠測量 感興趣的斑點，比如quats的獨特/標志性近UV光鐠。
圖1表示本發明的紫外光i普儀的實施例的方框圖。紫外光鐠儀 1000 (尺寸為60mmx35mmxl80mm)具有控制器1,包括具有燈電 源7A的紫外光源7、分析池9、 UV波長選擇器10的傳感器單元。紫 外光源7發出光線透過具有供測試的溶液，比如消毒溶液的分析池。 紫外光源7可以是氣體放電燈，比如汞燈，氘燈，金屬蒸汽放電燈， 或者在200nm-320nm的波長范圍內發光的一個或多個發光二極管。 最好，紫外光源7可以是主線(main line )大約位于254nm的低壓汞 燈(BHK Inc，Claremont CA的型號SCD70-9025-01 )或者諸如氪 氣體放電燈(Hile Controls in Florida的Part No.002405-002 )之類的 UV燈。發光二極管(Photon Systems, Inc., Covina, CA的型號UV LED-255)可被用作光源。可選的，使用額外的紫外檢測器7B來監 測紫外光源7的強度。
分析池9可以是樣本池，流動池或開放(open path)池。紫外 (UV)選擇器10具有UV陣列檢測器10-1和光學聚焦裝置8，光學 聚焦裝置8包括刻線式衍射光柵或者全息衍射光柵，或者可變波長線 性干涉濾光片或者幾個干涉濾光片。控制器l包括在控制器單元中， 所述控制器單元將來自UV陣列檢測器10-1的輸出信號變換成在 200nm-320nm范圍中的兩個或更多波長的吸收值或光強度。通過計算 從約230nmn到約320nm的兩個或更多波長的吸收值方面的差異，得 到消毒溶液中的殺菌劑或清潔劑的實際濃度。控制器單元還包括電源 2，存儲器3，顯示器4，鍵盤5和可選的通信裝置6。電源2可以是電池，來自掛壁式變壓器的直流(DC)電或者交流電，例如，9V， 400mA。 UV陣列檢測器10-1可包括UV光電二極管，UV光電倍增 器，CCD陣列或者光電二極管陣列。
圖2表示(清潔劑濃度為0的)溶液中從50ppm到400ppm的 Ecolab Inc. (St.Paul， Minnesota)的OASIS 146 MULTI誦QUAT SANITIZER⑧的吸收光i普的示例。OASIS 146是烷基二甲基千基氯化 銨和二炕基二甲基氯化銨的混合物。所述烷基單元指的是從8到20 個碳單位變化的碳鏈。Oasis 146 quat用于對抗綠膿桿菌，金黃色葡 萄球菌和豬霍亂沙門氏菌。圖3表示相同濃度100ppm的OASIS 146 MULTI-QUAT SANITIZER⑥的吸收光語變化(位于230nm波長的最 小位置的漂移)，所述OASIS 146 MULTI-QUAT SANITIZER⑧具有 不同濃度的Ecolab Inc.的Pan Max Ultra Liquid Dish Detergent #19270。
圖4表示利用在從220nm到245nm的范圍中的吸收最小值的位 置得到樣本中的清潔劑的百分率。圖4中的校準曲線的數學公式如下
y=178.16 x-14.608 x2+0.5726 x3-0.0081 x4
其中—清潔劑的濃度，ppm ^"消毒劑的濃度，ppm
x-(最小值的位置，nm國230薩)
圖4上的％是用％表示的清潔劑與消毒劑的比值，而不是濃度的 %。例如，lppm的清潔劑和100ppm的消毒劑將得到1%的比值。作 為另一示例，2ppm的清潔劑和200ppm的消毒劑將得到相同的1%的 比值和吸收最小值的相同位置。
本發明利用包括下述步驟的方法測量抗菌、清潔、潤滑或農藥溶 液中化學物品的實際濃度(1)提供具有樣本室的紫外光譜儀，其 中紫外光譜儀包含發出波長從約200納米到約320納米的通過具有消 毒溶液的小池的光線的紫外光源，樣本室，具有檢測器的紫外光色散 系統，將來自UV檢測器的輸出信號變換成對于從約200納米到約320 納米的兩個或更多波長的吸收值或光密度的控制器；(2)提供包含 化學物品的液體或氣體介質，其中所述化學物品是產生所需的抗菌、清潔、農藥或潤滑作用的一種或多種藥劑；(3)使用紫外光鐠儀測 量從約200納米到約320納米的兩個或更多波長的吸收光鐠；(4) 程控控制器計算對于從約200納米到約320納米的兩個或更多波長的 吸收值，即光密度的差值；(5)利用計算的對于從約200納米到約 320納米的兩個或更多波長的吸收值的差值，以及關于已知濃度的藥 劑得到的校準常數，確定抗菌劑、表面活性劑、農藥或潤滑劑的實際
濃度。例如，當使用汞燈時，可根據下面的方程式評估樣本濃度Cquat:
Cquat=2852'Z ( s ) (l-0.042.Z ( s ) 2)
Z ( s ) = ( D254 ( s ) -2.62'D280 ( s ) +1.62'D296 ( s ))
￡)2540) = log
A80O) = log
是254納米波長下的光密度, 是280納米波長下的光密度, 是296納米波長下的光密度,
"254 (o)， "28。(0)和"296(0)是在零位調整期間，在254納米、2S0納米 和296納米波長下紫外線信號的強度，"254(小"28。(》和"296(5)是在測量 樣本溶液期間，在254納米、280納米和296納米波長下紫外線信號 的強度。
對于氪燈或氘燈，最佳方程式如下所示 Cquat=2450' ( D259 ( s ) -D275 ( s )
其中Cquat是化學物品的實際濃度，"259W=l0g
259、
是在259納
米波長下的光密度，"275 ("=log
"275 (0) t/275
是在275納米波長下的光
密度，"259(0)和^/275 (0)—零位調整期間，在259納米和275納米波長下 紫外線信號的強度，"259 (》和"275 (+-測量樣本期間，在259納米和275 納米波長下紫外線信號的強度。在一些實施例中，可以使用另一組波 長，例如260納米和264納米。只是出于舉例說明的目的表示了兩個 或三個波長方程式。氪燈、氘燈或另 一寬波段UV光源可用于從約220 納米到約320納米的UV范圍中的吸收數據。從220納米到270納米
17范圍中的吸收率表現出QUAT吸收率方面的特定峰值(圖2)，從約 270納米到約320納米的范圍允許評估用于從測量結果中減去背景評 估值的背景線的位置，以便從QUAT測量中消除濁度或其它組分的影 響。
圖5表示本發明的手持式紫外光鐠儀1000的第一實施例的透視 圖。紫外光鐠儀1000包括外殼11，具有顯示光鐠儀狀態、最后測量 的結果和當前選擇的校準的顯示器13的蓋子12, "START，，按鈕14， "ZERO，，按鈕15， UV光束的輸出窗口 16，以及分析區17。 "START" 按鈕14被按下，每次新的按壓將進行新的測量。按下并保持"START，， 按鈕14會關閉紫外光鐠儀1000。 "ZERO"按鈕15被按下以改變校準。 紫外光譜儀1000在存儲器中具有幾種不同的校準，每種校準包括測 量對于包含QUAT的特定產品的UV吸收率。例如，兩種產品Oasis 144和Oasis 146具有不同的成分組成和成分濃度。紫外光譜儀1000 能夠被編程測量260納米和264納米的UV信號，并使用相同的方程
式計算濃度。C—M.fbgf^] —l0g^4^，其中"26。W， "264(刁是測
量期間的UV信號，"26。(0)， "264 (0)是零位調整期間的UV信號。Ai是 保存在存儲器中的校準常數。對于Oasis 144來說，A產A"4-1794,對 于Oasis 146來說，ArA146=4500。按下并保持"ZERO，，按鈕15啟動 紫外光語儀1000零位調整。對于零位調整來說，紫外光譜儀1000應 被放入水中，以便關于設計的光譜儀范圍中的所有波長，測量紫外線 信號的初始強度水平，隨后將其保存在存儲器中。
圖6表示本發明的紫外光譜儀1000的另一透視圖，圖6表示了 用于接收出自輸出窗口 16并越過分析區17的UV光束的輸入窗口 18， 用于更換電池的維修螺絲19,以及用于在出廠校準期間松開蓋子的安 全螺絲20。
圖7表示本發明的紫外光鐠儀1000的橫截面圖。在外殼11內， 存在印刷電路板21，三個AA電池22，電池托架23，焊接到印刷電 路板21上的電池接點24,第一圓柱體25，第二圓柱體26，以及UV 波長選擇器34。圖8表示印刷電路板21的第二圓柱體一側，圖9表示印刷電路板21的第一圓柱體一側。
第一圓柱體2容納第一棱鏡27和UV光源7。第一棱鏡27具有 帶兩個端面的圓柱體形狀。在一側，端面垂直于圓柱軸。另一端面(斜 邊)傾斜45。。該端面被拋光并鍍鋁。第一棱鏡27使其斜邊面朝上。 使第一圓柱體25與電源52隔絕，電源52通過連接第一圓柱體25和 屏蔽板54的接地線53向光源7供電，屏蔽板54被焊接以便在位置 54接地。電源52 (圖10)容納在金屬屏蔽板52-1 (圖9)中，向光 源7供電。圖9還表示了連接顯示器13與印刷電路板21的顯示器連 接器49,都焊接到印刷電路板21上的控制器芯片50和存儲器芯片 51。如圖8-9中所示，第一圓柱體25放入一對圓柱體固定器31中， 所述一對圓柱體固定器31利用圓柱體固定器螺絲32被組裝在印刷電 路板21上。形成螺紋孔33，以便將螺絲32組裝到印刷電路板21上。
第二圓柱體26容納第二棱鏡57 (形狀與第一棱鏡27相同)， 透鏡28-l、 28-2，第一隔離物29(外徑8mm，內徑7mm，長度18mm 的圓管)，第二隔離物30 (外徑8mm，內徑7mm，長度5mm的圓 管)。透鏡28-l，第一隔離物29，透鏡28-2和第二隔離物30順序沿 第二圃柱體26的軸線排成直線。如圖8-9中所示，第二圓柱體26放 入另一對圓柱體固定器31中，所述另一對圓柱體固定器31也利用其 它圓柱體固定器螺絲32被組裝到印刷電路板21上。第二圓柱體26 與光語儀框架35連接，光譜儀框架35具有覆蓋于其上的光譜儀蓋板 48以及波長調節螺絲40。圖8還顯示了電池托架23，連接電池22和 印刷電路板21的三個電池接點24。
UV波長選擇器34包括入射狹縫36，球面鏡37 (尺寸 14mmxl4mm )，衍射光柵38(尺寸12.7mmxl2.7mm,Edmund Optics, Inc., Barrington， NJ生產的NT43-750型)，以及檢測器陣列39 (包 括128個元件,尺寸10.3mmxl5.3mm， Melexis Microelectronics System, Concord, NH生產的MLX90255-BAR型)。入射狹縫36 也對稱地與第二圓柱體26的軸線對準。檢測器陣列39的接收面被布 置成垂直于第二圓柱體26的軸線。球面鏡37的中心與第二圓柱體26的軸線對準，而其底部被布置成與第二圓柱體26的軸線成20。角。衍 射光柵38的中心對應于球面鏡37的中心，以致衍射光柵38在不同 的角度下反射不同波長的UV光，從而在檢測器陣列39上形成線性 光鐠。檢測器陣列39中心對應于衍射光柵38的中心，以便將從220 納米到360納米的UV波長定位于檢測器陣列39上。UV光從光源58 發出，由透鏡28-3聚焦，由第一棱鏡27反射，隨后通過輸出窗口 16, 分析區17，輸入窗口 18，隨后由第二棱鏡57反射，從而通過第一隔 離物30，透鏡28-l，第二隔離物29，透鏡28-2,隨后進入UV波長 選擇器34。在UV波長選擇器34內，UV光通過長2-5mm，寬0.05 的入射狹縫36，隨后被球面鏡37反射到衍射光柵38，以便衍射到檢 測器陣列39。通過從外部調整調節螺絲40，衍射光柵38的角度位置 被改變。衍射光柵38的微小旋轉改變UV波長在檢測器陣列39上的 位置，從而影響檢測器陣列39的讀出。透鏡28-l和透鏡28-2,皮加工 成不同的形狀。透鏡28-1在入射狹縫26上產生光源的圖像，透鏡28-2 在球面鏡37上產生透鏡28-1的圖像。
圖7還顯示蓋子12的橡膠墊圏41與外殼11的蓋板12緊密配合， 以保證電池和蓋子12中的接點彈簧之間的恰當接觸。顯示器13包括 顯示板43，三個電池彈簧接點61，兩個按鈕44 (分別用于接收來自 "START，，按鈕14和"ZERO"按鈕15的壓力)，LCD屏45，顯示窗 口 46和4呆護板47。
圖IOA表示本發明的紫外光鐠儀IOOO的另一橫截面圖。圖10A 還表示了用于更換電池的維修螺絲19，用于在出廠校準期間松開蓋子 12的安全螺絲20，用于收集來自UV燈58的光線并將其聚焦到分析 區17中的透鏡28-3，第三隔離物55(直徑8mm，長度18mm的圓管)， 第四隔離物56 (直徑8mm，長度13mm的圓管)，UV燈58，用于 將UV色散系統34組裝到印刷電路板21上的組裝螺絲59，以及顯示 線纜60。 UV燈58可以是氣體放電UV汞燈，或者氘燈(Heraeus NoblelightLLC， Duluth， GA的DTM 6/10型)，或者脈沖氙燈。
圖10B表示本發明的紫外光譜儀1000的另一實施例的橫截面圖。代替屏蔽的電源52和UV燈58,使用UV LED-255。它被放置 在第三隔離物25-2中，第三隔離物25-2被固定在第一圓柱體55-2內。 在每次測量期間，UV LED只工作5-10秒，隨后被關閉以增大其壽命。 作為UV光源，UV LED比氣體放電UV汞燈更便利，因為它在低電 壓下工作，消耗的功率小于0.2瓦，并且允許提高信噪比的高頻調制。
圖IIA表示本發明的紫外光鐠儀1000的頂視圖。顯示器13顯 示"Oasis 146 155ppm"。在蓋子12上，在"START，，按鈕14的上下方 印刷有"MEASURE，，和"START"，在"ZERO，，按鈕15的上下方印刷 有"CALIBR，，和"ZERO"。通過松開維修螺絲19，蓋子12內的一對保 護板鎖定件64能夠沿著外殼11的蓋板42上的一對對應蓋板滑動槽 63滑動，以致蓋子12能夠被移動打開，以便更換電池22，如圖11B 中所示。通過松開安全螺絲20,蓋子12內的保護板鎖定件64能夠滑 出外殼11的蓋板42上的蓋板滑動槽63，以致能夠從外殼11完全打 開蓋子12，如圖11C中所示。在出廠組裝之后用柔軟的硅化合物蓋 住安全螺絲20，以便只允許經過授權的廠家修理。在開啟蓋子的過程 中，顯示線纜60保持被連接狀態。圖IIC還顯示用于將蓋板42固定 在外殼11上的一對蓋板螺絲62，以及蓋板42上的容納穿過蓋板42 的顯示線纜60的開口。
圖12顯示蓋子12的內側，包括顯示線纜60，電池彈簧接點61， 一對保護板鎖定件64，用于保護板47的組裝螺絲66，用于維修螺絲 19的螺紋孔67，用于顯示線纜60的開口 68，用于電池彈簧接點61 的開口 69。圖12B表示保護板47的透視圖。圖12C表示從包括顯示 板43，瞬時按鈕44， LCD屏幕45，顯示線纜60，以及將與圖9中的 印刷電路板21上的連接器49連接的線纜連接器70的頂部的顯示板 43的透視圖。圖12D表示顯示板43的另一側。
圖13表示本發明的手持式紫外光諮儀1000的第二實施例，它具 有用于散射測量的附加檢測器。圖13A-B顯示布置在外殼11內的第 一圓柱體25和第二圓柱體26之間的用于散射測量的第二 UV檢測器 71。 UV檢測器71布置在第三窗口 72上方，第三窗口72在位于UV傳輸路徑上的輸出窗口 16和輸入窗口 18之間的分析區17的正上方， 從而接收來自分析區17的散射輻射。本實施例測試樣本溶液的濁度， 從而補償濁度對消毒劑檢測結果的影響。補償的濃度值Ccomp可用 下面的方程式計算
Cc謹p—Cmeas畫Kt'Ut ( S )
Cn^s是未補償的輸出濃度值。Ut (S)是在未知樣本的測量期間
的濁度通道輸出(來自UV檢測器71的放大信號)。
《="^f^是補償系數，其中c自(4)是未被補償的輸出濃度值， ",(z;)是當校準溶液的濁度為Tst，消毒劑濃度為0時，在校準期間濁 度通道的輸出。通常，消毒溶液的濁度不會超過10 NTU。應利用濁 度從1 NTU-10 NTU的標準濁度溶液，分別地對于每個光傳儀得到補 償系數Kt。
所述實施例允許補償濁度影響，還允許設置由于過度污染，相關 的濁度水平較高，而應放棄消毒溶液的觸發點。通常廣泛采用的濁度 測量標準規范有兩種國際標準 ISO 7027 ( Water quality-Determination of Turbidity, International Standard, Third Edition, 1999-12-15 )和USEPA 180.1 ( Nephelometric Method 2130 B， Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 1989 )。這兩種方法都測量相對于入射光的光路以90。散射的光的強 度。例如，在美國專利No.6836332描述了 一種測試濁度的方法，該 專利作為參考包含于此。
圖14表示本發明的手持式紫外光譜儀1000的第三實施例，該實 施例在UV分離系統34中應用線性可變波長UV濾光器76 (尺寸 10mmx50mm ， Ocean Optics , Inc. ， Dunedin ， FL生產的型號 LVF-UV-HL ( 230-500nm))。該實施例用平面鏡74，散光鏡(環 形鏡)75，可變波長UV濾光器76， 一對UV濾光器底座77，線性檢 測器陣列78和入射光闌79代替圖7中的入射狹縫36，球面鏡37， 衍射光柵38和檢測器陣列39。兩個UV濾光器底座77將可變波長 UV濾光器76組裝在印刷電路板21上。入射光闌79對稱地與第二圓
22柱體26的軸線對準。線性檢測器陣列78的接收面被布置成與第二圓 柱體26的軸線垂直。平面鏡74的中心與第二圓柱體26的軸線對準， 而其底部被布置成偏離第二圓柱體26的軸線20°。散光/環形鏡75的 中心對應于平面鏡74的中心，以致平面鏡74將UV光從入射光闌79 引導到散光鏡(環形鏡)75,散光鏡(環形鏡)75將來自圓形入射光 闌的光線變換成線性檢測器陣列78的感光面上的直線(line)。線性 檢測器78的中心對應于散光/環形鏡75的中心，以致UV光通過線性 可變波長UV濾光器76，到達線性檢測器陣列78。可變波長UV濾光 器76具有從230納米-320納米的波長范圍和接近20納米的帶通。
UV光從光源7發出，由透鏡28-3聚焦，并由棱鏡27反射，隨 后通過輸出容器16,分析區17和輸入窗口 18,之后被第二棱鏡57 反射，從而通過第一隔離物30,透鏡28-1，第二隔離物29，透鏡28-2， 隨后進入UV波長選擇器34，與圖7中所示的實施例一樣。在UV波 長選擇器34內，UV光通過開口直徑3mm的入射光闌79，隨后被平 面鏡74 (尺寸14mmxl4mm)反射到面對可變波長UV濾光器76， 從而面對線性檢測器陣列78 (等同于圖7中的檢測器陣列)的散光/ 環形鏡75 (尺寸25mmxl4mm的環形，在平行于印刷電路板的平面 中，曲率半徑接近70mm，在垂直平面中，曲率半徑接近23mm)。 通過從外部調整調節螺絲40，散光/環形鏡75的位置被改變，從而影 響將UV光聚焦在線性檢測器陣列78的表面上。
圖15表示手持式紫外光譜儀1000的第三實施例。第三實施例用 不透光的壁81，正透鏡82，四個濾光器(尺寸12.7mm，由Lambda Research Optics, Inc., Costa Mesa, CA生產)，以及五個UV檢測 器(尺寸9.1mm，由Photonic Detector Inc.， Camarillo， CA生產的 型號PDU-C105-Q)，代替圖14中的平面鏡74、散光鏡(環形鏡) 75、可變波長UV濾光器76、 一對UV濾光器底座77以及線性檢測 器78。四個濾光器包括45。角的在288nm下具有最大透射的第一濾光 器83, 45。角的在296nm下具有最大透射的第二濾光器85， 45°角的 在312.5nm下具有最大透射的第三濾光器87,以及45。角的在365nm下具有最大透射的第四濾光器89。每個濾光器可以是干涉濾光器，所 述干涉濾光器具有放在兩個半反射涂層之間的薄的透明隔離物，以便 利用多次反射和干涉來選擇窄的頻帶。五個UV檢測器包括用于測量 288nm下的UV強度的第一 UV檢測器84，用于測量296nm下的UV 強度的第二 UV檢測器86，用于測量312.5nm下的UV強度的第三 UV檢測器88，用于測量365nm下的UV強度的第四UV檢測器卯， 以及用于測量254nm下的UV強度的第五UV檢測器91。
第一濾光器83的中心與第二圓柱體26的軸線對準，而第一濾光 器83的主體被布置成偏離第二圓柱體26的軸線45°。第二濾光器85 被布置成與第一濾光器83平行，其中心對應于第一濾光器83的中心。 正透鏡82的主體被布置成垂直于第二圓柱體26的軸線，其中心對應 于第二濾光器85的中心。第三濾光器87被布置成與第二濾光器85 垂直，其中心對應于第二濾光器85以及正透鏡82的中心。第四濾光 器89被布置成與第三濾光器87平行，其中心對應于第三濾光器87 的中心。四個濾光器和正透鏡82由不透明壁支承，以保持相對位置。 五個UV檢測器被布置成與相應的濾光器成45°角，其中心對應于相 應濾光器的中心。
在UV波長選擇器80內，UV光通過入射光闌79，如圖"中一 樣，隨后部分透過第一濾光器83到達第一UV檢測器84,部分被反 射到第二濾光器85。到達第二濾光器85的UV光隨后部分透過第二 濾光器85到達第二UV檢測器86，部分被反射到第三濾光器87。第 二濾光器85反射的UV光通過正透鏡82被聚焦到檢測器91。 UV光 到達第三濾光器87，隨后部分透過第三濾光器87到達第三UV檢測 器88，部分被反射到第四濾光器89。 UV光到達第四濾光器89，隨 后部分透過第四濾光器89到達第四檢測器90，部分被反射到第五光 學檢測器91。對于不同的光電二極管來說，來自光學檢測器的輸出信 號是不同的，因為光源中強度分布不均勻。每個光源具有各自的前置 放大器，各種放大視來自特定檢測器的信號電平而定。光學檢測器可 以是商業上可得到的光電二極管。圖15的實施例的組件比圖14的實施例多，不過成本較低，因為 光電二極管比線性檢測器陣列78便宜。另外，光電二極管和濾光器 比圖14中的組件更易于相互定向。不過，光電二極管和濾光器只是 對于特定的樣本溶液相互定向。圖15的實施例不能如圖7和14的實 施例那樣適合于其它樣本溶液。對于待分析的不同成分，組裝一組特 定的濾光器。具有光電二極管和濾光器的實施例變型的總精度和靈敏 度比圖14中描述的實施例高5-10倍，傳感器能夠和低強度的UV光 源一起工作。這是可能的，因為入射光闌79和光學檢測器84、 86、 88、 90、 91的敏感區可為幾個平方毫米，其中入射狹縫36和檢測器 陣列39或78的一個對應元件通常小于0.5平方毫米。
圖16表示本發明的手持式紫外光鐠儀1000的第四實施例，本實 施例應用離軸拋物面反射鏡作為第一和第二圓柱體25、 26中的聚焦 裝置。本實施例分別用第一拋物面反射鏡92和第二拋物面反射鏡93 代替圖7中的第一和第二棱鏡27、 57，并且分別用第一平面窗口 94 和第二平面窗口 95代替圖7中的輸入窗口 16和輸出窗口 18。在本實 施例中也不需要三個正透鏡28-l、 28-2、 28-3(示于圖7、圖10和圖 14中)和隔離物30、 29、 55、 56 (示于圖7和圖10中)。這使得實 現本實施例的光學器件和機制更便宜。本實施例組裝更容易，因為離 軸拋物面反射鏡92和93能夠永久地粘結到圓柱體26和26中。其調 整更容易，因為帶有第二離軸拋物面反射鏡93的圓柱體26可被旋轉， 直到獲得最大信號為止，并且隨后能夠被圓柱體固定器31固定。
圖17A表示本發明的兩件式紫外光鐠儀2000的透視圖。所述兩 件式實施例具有壁式安裝控制器單元99和浸入傳感器單元107。壁式 安裝控制器單元99包括用作與圖11中描述的手持式紫外光譜儀的對 應組件類似的顯示器100， "START，，按鈕100,以及"ZERO，，按鈕102。 壁式安裝控制器單元99還包括電源連接器103， RS-232連接器104， 傳感器連接器105和與傳感器單元107連接的傳感器線纜106。不同 于圖7中描述的具有輸入窗口 16和輸出窗口 18的手持式紫外光譜儀， 傳感器單元107只具有輸入窗口 108，而UV光源被浸入消毒室109
25中的消毒液IIO中，如圖17B中所示。圖17B表示結合化學消毒和 UV消毒的消毒系統。在本實施例中，UV光源不僅用于測試消毒液 IIO中的清潔劑殘余量，而且用于殺滅消毒液IIO的微生物，比如細 菌。在系統2000中，安裝在消毒室109的側壁上的帶有UV燈的石 英套筒的組合件111供給UV光。在頂燈和輸入窗口 108之間留出 10mm-30mm的距離115，以保留分析區114。消毒室109具有保護用 戶免受危險的UV輻射的蓋子113。蓋子113具有供線纜106和促動 器112之用的密封開口。促動器112便于在測量過程中，安全地將零 位調整室轉入轉出分析區114,而不打開蓋子113。 UV燈111產生高 水平的UV輻射，以致在沒有足夠防護的情況下不能使用UV燈lll。
UV能量穿透外部細胞壁，通過細胞體，破壞細胞的DNA，阻止 復制。UV處理不會對水的化學性質產生改變；除了能量之外什么也 不會增加。滅菌的微生物不從水中被除去。UV消毒不會除去水中的 溶解有機物、無機物或者微粒。紫外輻射的滅活度直接與對水施加的 UV劑量有關。所述劑量(UV光強度和暴露時間的乘積)是以每平方 厘米的微瓦秒(nws/cm2)為單位測量的。多數UV單位被設計成在 一年的連續操作之后提供大于30000jiws/ciT^的劑量。注意UV不會有 效地消毒有些生物(多數真菌，原生動物及藍氏賈第鞭毛蟲和隱孢子 蟲的孢囊)，因為它們需要更大的劑量。
圖17C表示傳感器單元107的橫截面圖。傳感器單元107包括 傳感器外殼116，傳感器蓋子117, UV光束輸入窗口108，應變消除 裝置(strain relief) 120，傳感器線纜106，環氧配合件(fitter) 122, O形環123，螺絲124，橡膠塞125，傳感器印刷電路板126， UV波 長分離系統127，波長調節螺絲132，用于安裝螺絲的螺紋孔133。 UV波長分離系統127類似于圖7中的UV波長分離系統34，包括入 射狹縫128，限制視角的光闌129，全息衍射光柵130,平面鏡131和 檢測器陣列134。 UV燈137位于其中的石英套筒136被置于輸入窗 口 108下方，以保留分析區114。
圖17D表示正在進行利用蒸餾水的定期零位調整進程的系統2000。在每次清洗進程之后進行定期零位調整進程。首先通過管子152 使零位調整室139充滿水，用零位調整室插塞141堵住零位調整室 139，隨后用安裝托架153固定零位調整室139，不過允許轉動。在零 位調整進程中，零位調整室可隨著促動器112在石英套筒136和傳感 器單元107之間的位置轉動。零位調整室139具有柔性側壁，以使其 尺寸適應石英套筒136和傳感器單元107之間的實際尺寸。零位調整 室139具有一對直徑從10mm到25mm的光學窗口 140。來自UV燈 137的UV光通過蒸餾水到達狹縫128。所有波長的信號被測量并保 存在存儲器中，以便計算測量期間的光學密度。隨后將零位調整室139 轉出分析區114。
紫外光鐠儀能夠外部傳送和接收數據，并且可以遠程控制。紫外 光鐠儀可附屬于用于控制混合、分配或釋放表面活性劑，抗菌劑，殺 蟲劑或潤滑劑到表面上或者空氣中的工具或施放裝置。
本發明可用于控制化學物品的混合、分配或應用，以制備并將清 潔、抗菌、潤滑或殺蟲成分分配到表面上或者空氣中。
本發明可用于根據測量的表面活性劑，抗菌劑，殺蟲劑或潤滑劑 的濃度(或其缺失)中斷或終止混合器，分配器或者施放器的操作。
本發明可用于監測清潔、抗菌、殺蟲或者潤滑過程，以確定所述 試劑是否存在于所述過程中或者從所述過程中被除去。
本發明可用于為安全起見，在混合、生產、包裝、運輸(卡車、 輪船、飛機、小汽車)和存儲區中測量或監測清潔、抗菌、殺蟲或潤 滑化學物品、組合物和產品。
本發明可用于測量或監測處理和冷卻水(包括但不限于冷卻塔、 水槽、紙漿和紙張加工、石油鉆探)中的表面活性劑或抗菌劑。
本發明可用于監測排放物和廢水中的表面活性劑或抗菌劑，所述 排放物和廢水包括(但不限于)源自車輛清洗、食品和飲料加工、洗 衣店、器皿清洗、表面清潔、水池消毒、飛機衛生間處理、無菌包裝 的排放物和廢水。
本發明可用于測量或監測飲用水，包括(但不限于)市政水處理和供水系統，水管線路，瓶裝水，齒狀線路的飲用水中的表面活性劑 或者抗菌劑。
本發明可用于測量或監測液相或氣相中的抗菌劑，以便調整或適應。
本發明可用于評估或監測清潔、抗菌、殺蟲或潤滑組合物中的成 分的兼容性，或者與包裝材料的材料相容性。
本發明可用于測量或監測工藝中表面活性劑，抗菌劑，殺蟲菌或
潤滑劑的濃度作為輸出分量(out of product)指示符。
本發明可用于通過測量或監測表面活性劑或抗菌劑的濃度的變
化，監測清潔或抗菌過程。
本發明可用于測量或監測流動水體和靜止水體(包括但不限于
湖、水庫、河流和小溪，池塘，礦泉，噴泉，再生水)中表面活性劑、
抗菌劑、殺蟲劑或潤滑劑的濃度。
本發明可用于在用在液相和氣相分離和凈化中的過濾膜的清潔 和抗菌處理中，測量或監測表面活性劑或抗菌劑，所述過濾膜包括但 不限于乳制品加工、滲析、廢水處理，淤泥處理，水凈化，氣體的 凈化和分離中使用的那些過濾膜。
本發明可用于測量或監測抗菌劑在食品、食品接觸面和非食品接 觸面上的施用。
本發明可用于測量和監測潤滑劑對表面的施用。
本發明可用于測量和監測表面活性劑或抗菌劑對無菌包裝的施用。
上面說明了本發明的原理、優選實施例和操作模式。不過，意圖 保護的本發明并不局限于公開的特殊實施例。這里說明的實施例是對
本發明的舉例說明，而不是對本發明的限制。在不脫離本發明的精神 的情況下，可以做出各種變化和改變，并且可以釆用等同的方案。因 此，應當包含落入權利要求中限定的本發明的精神和范圍內的所有這 樣的變化、改變和等同物。
權利要求
1、一種UV吸收光譜儀，包括外殼、控制器和傳感器單元，所述傳感器單元包括紫外光源，分析池或者流動水或氣體介質中的分析區，以及包括UV檢測器的UV波長分離器，其中處于200-320納米波長范圍中的紫外光從光源發出，經分析區到達波長分離器，控制器將來自UV檢測器的輸出信號轉換成關于所述波長范圍中的兩個或更多波長的吸收值或光密度，計算所述吸收值或光密度之間的差值，利用關于已知濃度的化學物品得到的校準常數和所述吸收值或光密度之間的差值，確定溶液中的化學物品的濃度。
2、 按照權利要求1所述的UV吸收光鐠儀，其中所述化學物品 是殺蟲劑。
3、 按照權利要求1所述的UV吸收光鐠儀，其中所述溶液是消 毒溶液，所述化學物品是quat。
4、 按照權利要求1所述的UV吸收光鐠儀，其中紫外光源是氣 體放電燈，汞燈，氘燈，金屬蒸汽放電燈， 一個或多個發光二極管。
5、 按照權利要求1所述的UV吸收光i普儀，其中紫外光源是主 線位于約254納米的低壓汞燈，或者氪氣體放電燈。
6、 按照權利要求1所述的UV吸收光鐠儀，還包括用于監視紫 外光源的強度的另 一紫外檢測器。
7、 按照權利要求1所述的UV吸收光鐠儀，其中所述分析池是才羊本池、流動池或開放池。
8、 按照權利要求1所迷的UV吸收光鐠儀，其中外殼包括容納 UV光源和將UV光源發出的光線引向并聚焦到分析區的第一光學裝 置的第一圓柱體，容納UV檢測器和將通過分析區的光線引向并聚焦 到UV檢測器的第二光學裝置的第二圓柱體，第一圓柱體和第二圓柱 體的軸線被布置成永久平行于分析區中的光傳播路徑。
9、 按照權利要求8所述的UV吸收光鐠儀，其中第一光學裝置 包括第一棱鏡，第二光學裝置包括第二棱鏡、兩個透鏡和兩個隔離物。
10、 按照權利要求8所述的UV吸收光鐠儀，還包括用于測量濁 度的另一個UV檢測器，所述另一個UV檢測器被置于外殼內，介于 第一圓柱體和第二圓柱體之間，并且在分析區的正上方，從而接收來 自分析區的散射輻射。
11、 按照權利要求8所述的UV吸收光譜儀，其中UV波長分離 器還包括一個刻劃光柵或全息衍射光柵，或者一個可變波長UV線性 干涉濾光器，或者多個UV干涉濾光器。
12、 按照權利要求11所述的UV吸收光譜儀，其中UV波長分 離器包括入射狹縫，球面鏡，以及刻劃衍射光柵。
13、 按照權利要求12所述的UV吸收光i脊儀，其中入射狹縫對 稱地對準第二圓柱體的軸線，UV檢測器的接收面被布置成與第二圓柱體的軸線垂直， 球面鏡的中心與第二圓柱體的軸線對準，而球面鏡的底部被布置 成偏離第二圓柱體的軸線20°，衍射光柵的中心對應于球面鏡的中心，以致衍射光柵以不同的角度反射不同波長的uv光，從而在uv檢測器上形成線性光傳。
14、 按照權利要求1所述的UV吸收光鐠儀，其中控制器包括在 控制器單元中，所述控制器單元包括電源、存儲器、顯示器和鍵盤。
15、 按照權利要求11所述的UV吸收光鐠儀，其中UV檢測器 是線性檢測器陣列，UV波長分離器包括平面鏡，散光鏡/環形鏡，可 變波長UV濾光器， 一對UV濾光器底座，以及入射光闌。
16、 按照權利要求15所述的UV吸收光鐠儀，其中入射光闌對 稱地對準第二圓柱體的軸線，線性檢測器陣列的接收面被布置成垂直于第二圓柱體的軸線， 平面鏡的中心對準第二圓柱體的軸線，而平面鏡的底部被布置成 偏離第二圓柱體的軸線20。，散光鏡/環形鏡的中心對應于平面鏡的中心，以致平面鏡將UV 光從入射光闌引向散光鏡/環形鏡75，散光鏡/環形鏡75將來自圓形入 射光闌的光線變換成線性檢測器陣列的敏感區上的直線。
17、 按照權利要求8所述的UV吸收光譜儀，其中UV波長分離 器包括透光壁，正透鏡，四個濾光器和四個附加的UV檢測器。
18、 按照權利要求17所述的UV吸收光鐠儀，其中所述四個濾 光器包括45°角的在288nm下具有最大透射的第一濾光器，45°角的 在296nm下具有最大透射的第二濾光器，45。角的在312.5nm下具有 最大透射的第三濾光器，以及45。角的在365nm下具有最大透射的第 四濾光器，其中所述五個UV檢測器包括用于測量288nm下的UV強度的第一 UV檢測器，用于測量296nm下的UV強度的第二UV檢測器，用于 測量312.5nm下的UV強度的第三UV檢測器，用于測量365nm下的UV強度的第四UV檢測器，以及用于測量254nm下的UV強度的第 五UV檢測器。
19、 按照權利要求17所述的UV吸收光語儀，其中每個濾光器 是干涉濾光器，它具有置于兩個半反射涂層之間的薄的透明隔離物， 以便利用多次反射和干涉來選擇窄的頻帶。
20、 按照權利要求18所述的UV吸收光譜儀，其中第一濾光器 的中心與第二圓柱體的軸線對準，而第一濾光器的主體被布置成偏離 第二圓柱體的軸線45°,第二濾光器被布置成與第一濾光器平行，其中心對應于第一濾光 器的中心，正透鏡的主體被布置成垂直于第二圓柱體的軸線，其中心對應于 第二濾光器的中心，第三濾光器被布置成與第二濾光器垂直，其中心對應于第二濾光 器的中心以及正透鏡的中心，第四濾光器被布置成與第三濾光器平行，其中心對應于第三濾光 器的中心，五個UV檢測器中每一個都被布置成與相應的濾光器成45°角， 其中心對應于相應濾光器的中心。
21、 按照權利要求8所述的UV吸收光鐠儀，其中第一和第二光 學裝置包括離軸拋物面反射鏡。
22、 按照權利要求1所述的UV吸收光鐠儀，還包括傳感器連接 器，其中控制器包括在壁式安裝的控制器單元中，傳感器單元是浸入 到消毒室中的浸入傳感器單元，傳感器連接器連接在控制器單元和傳 感器單元之間。
23、 按照權利要求22所述的UV吸收光鐠儀，還包括置于消毒 室的側壁上的UV燈的石英套管組合件，用于進行UV消毒。
24、 按照權利要求1所述的UV吸收光鐠儀，其中UV檢測器是 UV陣列檢測器，包括UV光電二極管，UV光電倍增器，CCD陣列 或者光電二極管陣列。
25、 一種測量溶液或流動水或氣體介質中的化學物品濃度的方 法，包括提供具有樣本室的近UV光鐠儀，紫外光i普儀包含發出在 200-320納米的波長范圍中的光線的紫外光源，包括UV檢測器的UV 波長分離器以及控制器；將液體或氣體介質放入樣本室中；利用紫外光鐠儀測量所述波長范圍中的兩個或者更多波長的值 或光密度；程控控制器以計算所述吸收值或光密度的差值，利用關于已知濃 度的化學物品得到的校準常數和所述吸收值或光密度的差值，確定樣 本室中的化學物品的濃度。
26、 按照權利要求25所述的方法，其中所述溶液是消毒溶液， 化學物品是清潔劑，控制器根據下述方程式進行計算和確定y=178.16.x-14.608 x2+0.5726 x3-0.0081 x4其中—清潔劑的濃度,ppm T "^消毒劑的濃度,ppmx-(最小值的位置，nm畫230nm)%是清潔劑與包含在消毒溶液中的消毒劑的比值。
27、 按照權利要求25所述的方法，其中UV光源是汞燈，控制 器根據下述方程式進行計算和確定C賴產2852爭Z ( s ) (l-0.042 Z ( s ) 2)<formula>formula see original document page 7</formula>是254納米波長下的光密度, 是280納米波長下的光密度, 是296納米波長下的光密度,其中"254(0)， "28。(0)和[/296 (0)是在零位調整期間，在254納米、280 納米和296納米波長下紫外線信號的強度，"254(》，"28。(》和[/296(》是在 測量期間，在254納米、280納米和296納米波長下紫外線信號的強 度。
28、按照權利要求25所述的方法，其中UV光源是氪燈或氘燈， 控制器根據下述方程式進行計算和確定 Cqua產2450' ( D259 ( s ) -D275 ( s )其中Cq^是化學物品的實際濃度，'^。0)"是在259納米波長下的光密度， <formula>formula see original document page 7</formula>是在275納米波長下的光密度，"275 CO,"，(o)和仏"(o)是在零位調整期間，在259納米和275納米波長下 紫外線信號的強度，"259(刁和"275 (》是在測量期間，在259納米和275納米波長下紫外 線信號的強度。
29、按照權利要求25所述的方法，還包括測量液體或氣體介 質的濁度，以及補償濁度對確定的化學物品濃度的影響。
30、按照權利要求29所述的方法，其中控制器根據下述方程式 計算補償的濃度值Ccomp:Cm^是未補償的輸出濃度值， Ut (S)是濁度通道的輸出《=%^是補償系數，其中c自&)是未被補償的輸出濃度值， C/,(7j是當校準溶液具有已知濁度Tst，消毒劑濃度為0時，在校準期間濁度通道的輸出。
31、 按照權利要求25所述的方法，還包括利用UV光對樣本 室消毒。
32、 按照權利要求25所述的方法，還包括監測紫外光源的強度。
全文摘要
UV吸收光譜儀，包括外殼、控制器和傳感器單元，所述傳感器單元包括紫外光源、分析池或流動水或氣體介質中的分析區，以及包括UV檢測器的UV波長分離器。處于200-320納米波長范圍中的紫外光從光源發出，經分析區到達波長分離器，控制器將來自UV檢測器的輸出信號轉換成關于所述波長范圍中的兩個或更多波長的吸收值或光密度，計算所述吸收值或光密度的差值，利用關于已知濃度的化學物品得到的校準常數和所述吸收值或光密度的差值，確定溶液中的化學物品的濃度。
文檔編號G01N21/33GK101449144SQ200680052321
公開日2009年6月3日 申請日期2006年12月5日 優先權日2005年12月20日
發明者A·菲利普晨柯, C·歐文, E·托克圖夫, K·M·森維勒, P·R·克勞斯, P·施玲 申請人:埃科萊布有限公司
專業數控銑床產品供應商
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