MÉTODO Y APARATO FOTOMÉTRICOS PARA MEDIR LA TURBIDEZ, FLUORESCENCIA, FOSFORESCENCIA Y/O EL COEFICIENTE DE ABSORCIÓN DE UN LÍQUIDO.

Método y aparato fotométricos para medir la turbidez, fluorescencia, fosforescencia y/o el coeficiente de absorción de un líquido. Campo Técnico La invención se refiere al campo de la medición de una propiedad de un líquido midiendo luz emitida desde dicho líquido, que es excitado mediante un haz de luz de prueba. La invención se refiere, en concreto, al campo de la nefelometría y la medición de la turbidez, y a la medición de la fluorescencia y la medición de la fosforescencia y/o la absorción. Se refiere a un aparato de medición correspondiente, a una célula de flujo para dicho aparato, y a un método de medición correspondiente. Tales dispositivos y métodos hayan aplicación, por ejemplo, en la industria química, la industria farmacéutica, la fabricación de semiconductores, la monitorización de agua de refrigeración, y el análisis y la monitorización de agua potable y de aguas subterráneas. Antecedentes de la Invención En muchos turbidímetros y nefelómetros conocidos en la técnica, se ilumina una muestra a través de una ventana. Con esto, surge el problema de que la ventana puede resultar contaminada y, por consiguiente, perder (parte de) su transparencia. No es fácil distinguir la correspondiente pérdida de la intensidad de la luz respecto del efecto de una diferente turbidez de la muestra. En la técnica se conoce asimismo una disposición de caída libre: una muestra de líquido que forma un chorro libre es iluminada por la luz, y la luz dispersada es detectada. En dichas disposiciones, no se necesitan ventanas, pero se necesita habitualmente una gran cantidad de líquido de muestra para las mediciones. A partir del documento US 5 400 137 se conoce un medio fotométrico, que permite determinar la fluorescencia y la dispersión de un líquido de muestra. Dos haces luminosos de longitudes de onda diferentes son dirigidos a una superficie de dicho líquido de muestra, y un detector detecta la luz emitida sobre el mismo desde dicha muestra de líquido. La superficie de muestra se forma en un recipiente y su contorno está formado por un borde a desbordar mediante un exceso de líquido de muestra. En el documento RU 2 235 310 se presenta un turbidímetro, en el que una muestra de líquido contenido en un recipiente es iluminada a través de su superficie mediante luz dirigida en paralelo a una superficie normal a la superficie de la muestra, es decir, la iluminación tiene lugar a través de luz dirigida verticalmente. La dirección de la luz dispersada por la muestra de líquido tiene lugar asimismo a lo largo de un eje paralelo a una superficie normal a la superficie de la muestra. Dos emisores de luz están separados de dos detectores mediante divisiones opacas alineadas verticalmente que tienen ranuras horizontales, estando dispuestas las ranuras en el interior del líquido de muestra en proximidad inmediata a la superficie de la muestra. Las divisiones sirven para impedir cualesquiera reflexiones repetidas desde las paredes y el fondo del recipiente. El exceso de líquido de muestra desborda un borde del recipiente inmediatamente próximo al punto al cual es dirigida la luz. Un problema con dicho aparato es que la intensidad de la luz detectada será baja, puesto que el sentido de incidencia de la luz y el sentido de su detección son antiparalelos entre ellos. Otro problema podría ser que la superficie de la muestra no sea muy estable debido a la estrecha proximidad del borde de desbordamiento y el punto al cual es dirigida la luz. Pero según el mencionado documento RU 2 235 310, ninguna clase de inestabilidad afecta a la medición, debido a que las intensidades medidas (de ambos detectores, tras la iluminación con cada fuente de luz) se evalúan de una manera especial. En el documento JP 03-54436 se da a conocer un turbidímetro, en el cual se dirige luz polarizada oblicuamente a la superficie del líquido de muestra contenido en un recipiente. La luz dispersada a continuación, emitida desde el líquido de muestra es detectada de forma sensible a la polarización por un detector situado fuera de la muestra de líquido, comprendiendo el detector un polarizador. Entre el líquido de muestra y dicho polarizador está dispuesto un cilindro para interceptar la luz externa. El recipiente tiene un borde, que es desbordado por un exceso de líquido de muestra. En el documento US 3 364 812, se da a conocer un turbidímetro de flujo continuo que comprende un recipiente que contiene un líquido de muestra y una fuente de luz que dirige, en una sección principal del recipiente, un haz de luz hacia la muestra, de manera que el haz de luz forma en la muestra un ángulo de 45° con la superficie de la muestra. Un fotomultiplicador dispuesto sobre la superficie de la muestra detecta la intensidad de la luz dispersada en el interior de la muestra. Entre el haz de luz incidente y la trayectoria de la luz detectada, se dispone una barrera óptica que bloquea la luz reflejada o dispersada en la superficie de la muestra impidiendo que alcance el fotomultiplicador. El documento JP 51 71186 da a conocer un aparato en el que un fluido de muestra contenido en una sección principal de un recipiente es expuesto a la luz con propósitos de análisis. Dicha sección principal forma un borde sobre el cual pueden fluir las cantidades de muestra en exceso. El documento US 4 943 370 da a conocer un aparato para monitorizar la presencia en un líquido de un material que es, por lo menos, parcialmente inmiscible en el líquido. El aparato incluye un recipiente y una salida de desbordamiento que permite que salga del recipiente una 2   capa superficial del líquido. Se forma una mancha del material sobre la superficie del líquido. El recipiente incluye una parte de sedimentación que comprende, por debajo de la superficie del líquido, una pantalla en ángulo ajustable y una pantalla fija, una parte para concentrar la mancha corriente abajo respecto de la parte de sedimentación, y una parte para limitar gradualmente la superficie del líquido. Se disponen una fuente de luz UV y un detector de luz visible, para detectar la radiación fluorescente producida irradiando la superficie del líquido y el material. Compendio de la invención Un objetivo de la invención es crear un aparato para obtener por lo menos una propiedad de un líquido de muestra a partir de la medición de luz emitida desde dicho líquido de muestra tras la irradiación de dicho líquido de muestra con un haz de luz de prueba, el cual tiene una precisión incrementada. Un objetivo de la invención es dar a conocer dicho aparato, que tiene una estabilidad de medición incrementada. Otro objetivo de la invención es dar a conocer un aparato semejante, que sea de dimensiones pequeñas. Otro objetivo de la invención es dar a conocer un aparato semejante, que requiera solamente cantidades relativamente pequeñas de líquido de muestra para la medición. Otro objetivo de la invención es dar a conocer un aparato semejante, que tenga un tiempo de respuesta corto. Otro objetivo de la invención es dar a conocer un aparato semejante, que permita mediciones rápidas y/o de resolución temporal. Otro objetivo de la invención es dar a conocer un aparato semejante, mediante el cual puede obtenerse un coeficiente de absorción y, adicionalmente, la turbidez o la fluorescencia o la fosforescencia. Otro objetivo de la invención es dar a conocer una célula de flujo para utilizar con dicho aparato. Otro objetivo de la invención es dar a conocer un método correspondiente para obtener por lo menos una propiedad de un líquido de muestra, el cual tiene una precisión incrementada. Un objetivo de la invención es dar a conocer un método semejante, que tiene una estabilidad de medición incrementada. Otro objetivo de la invención es dar a conocer un método semejante, que requiere solamente cantidades relativamente pequeñas de líquido de muestra para la medición. Otro objetivo de la invención es dar a conocer un método semejante, que tiene un tiempo de respuesta breve. Otro objetivo de la invención es dar a conocer un método semejante, que permita mediciones rápidas y/o de resolución temporal. Otro objetivo de la invención es dar a conocer un método semejante, mediante el cual pueda obtenerse un coeficiente de absorción y, además, la turbidez o la fluorescencia o la fosforescencia. Estos objetivos se consiguen mediante un aparato y mediante un método, respectivamente, de acuerdo con las reivindicaciones de patente. De acuerdo a la invención, el aparato para obtener por lo menos una propiedad de un líquido de muestra a partir de la medición de luz emitida desde dicho líquido de muestra tras la irradiación de dicho líquido de muestra con un haz de luz de prueba, comprende - un recipiente para contener dicho líquido de muestra, formando dicho líquido de muestra una superficie de la muestra; - una fuente de luz para generar dicho haz de luz... [Seguir leyendo]

1. Aparato (1) para obtener, por lo menos, una propiedad de un líquido (4) de muestra a partir de la medición de luz emitida desde dicho líquido (4) de muestra tras la irradiación de dicho líquido (4) de muestra con un haz (20) de luz de prueba, comprendiendo dicho aparato (1) - un recipiente (2) para contener dicho líquido (4) de muestra, formando dicho líquido (4) de muestra una superficie (5) de la muestra; - una fuente (30) de luz para generar dicho haz (20) de luz de prueba dirigido, en un ángulo ß1 0° con respecto a una superficie normal a dicha superficie (5) de la muestra, a dicha superficie (5) de la muestra en una sección principal (6) de dicho recipiente (2); - un primer detector (37) adaptado para detectar una intensidad (I1) de dicha luz emitida a través de dicha superficie (5) de la muestra en dicha sección principal (6) de dicho líquido (4) de la muestra, en general a lo largo de un primer eje (23) de detección, formando dicho primer eje (23) de detección un ángulo 1 0° con una superficie normal a dicha superficie (5) de la muestra; y - una barrera óptica (34) dispuesta en dicha sección principal (6) adaptada para bloquear la propagación de la luz originada por la reflexión o la dispersión de dicho haz (20) de luz de prueba en dicha superficie (5) de la muestra, en general a lo largo de dicho primer eje (23) de detección; y en el que dicho recipiente (2) comprende - una sección (7) de entrada para recibir líquido (4) de la muestra a medir, que tiene por lo menos una abertura (12, 12') a dicha sección principal (6) situada por debajo de dicha superficie (5) de la muestra; y caracterizado por que dicho recipiente (2) comprende - un elemento (10) de separación denominado un segundo elemento (10) de separación, para separar sustancialmente una parte de dicha superficie (5) de la muestra que pertenece a dicha sección de entrada (7) respecto de una parte de dicha superficie (5) de la muestra que pertenece a dicha sección principal (6). 2. Aparato (1) acorde con la reivindicación 1, en el que dicho recipiente (2) comprende - una sección (8) de salida para extraer líquido (4) de muestra desde dicho recipiente (2), que tiene por lo menos una abertura (13) a dicha sección principal (6) situada por debajo de dicha superficie (5) de la muestra; y - un elemento (9) de separación denominado un primer elemento (9) de separación, para separar sustancialmente una parte de dicha superficie (5) de la muestra que pertenece a dicha sección de salida (8) respecto de una parte de dicha superficie (5) de la muestra que pertenece a dicha sección principal (6). 3. Aparato (1) acorde con la reivindicación 2, en el que dicha sección (8) de salida comprende un borde (15) a desbordar por un exceso de líquido (4) de muestra. 4. Aparato (1) acorde con la reivindicación 3, en el que dicho borde (15) describe una forma cerrada. 5. Aparato (1) acorde con la reivindicación 1, en el que dicho recipiente (2) comprende un elemento (11) de separación denominado un tercer elemento (11) de separación, mediante el cual dicha superficie (5) de la muestra en dicha sección principal (6) está dividida sustancialmente en una superficie parcial de la muestra, a la que se dirige dicho haz (20) de luz de prueba, y otra superficie parcial de la muestra, a través de la cual es emitida dicha luz emitida en general a lo largo de dicho primer eje (23) de detección. 6. Aparato (1) acorde con la reivindicación 6, en el que dicho tercer elemento (11) de separación comprende dicha barrera óptica (34). 7. Aparato (1) acorde con la reivindicación 1, en el que dicha barrera óptica (34) se extiende por debajo de dicha superficie (5) de la muestra. 8. Aparato (1) acorde con la reivindicación 1, en el que dicha barrera óptica (34) comprende una trampa (35) del haz para atrapar dicha luz procedente de la reflexión o dispersión de dicho haz (20) de luz de prueba en dicha superficie (5) de la muestra, propagándose en general a lo largo de dicho primer eje (23) de detección. 9. Aparato (1) acorde con la reivindicación 1, en el que dicho recipiente (2) comprende una trampa (38) del haz para atrapar luz de dicho haz (20) de luz de prueba debajo de dicha superficie (5) de la muestra. 10. Aparato (1) acorde con la reivindicación 1, que comprende un detector (32) de referencia para obtener una medida para la intensidad (I0) de dicho haz (20) de luz de prueba. 11. Aparato (1) acorde con la reivindicación 10, que comprende además un divisor (31) del haz para extraer de dicho haz (20) de luz de prueba un haz (27) de referencia a detectar por dicho detector (32) de referencia. 14   12. Aparato (1) acorde con la reivindicación 1, que comprende una segunda fuente (30b) de luz para generar un segundo haz (20b) de luz de prueba dirigido, en un ángulo ß2 0° con respecto a una superficie normal a dicha superficie (5) de la muestra, a dicha superficie (5) de la muestra en una sección principal (6) del recipiente (2). 13. Aparato (1) acorde con la reivindicación 12, en el que dicho primer detector (37) está adaptado para detectar una intensidad (I1) de la luz emitida desde dicho líquido (4) de muestra tras la irradiación de dicho líquido (4) de muestra con dicho segundo haz (20b) de luz de prueba. 14. Aparato (1) acorde con la reivindicación 1, que comprende - un segundo detector (37b) para detectar una intensidad (I2) de dicha luz emitida a través de dicha superficie (5) de la muestra en dicha sección principal (6) de dicho líquido (4) de muestra, en general a lo largo de un segundo eje (23b) de detección, formando dicho segundo eje (23b) de detección un ángulo 2 0° con una superficie normal a dicha superficie (5) de la muestra. 15. Aparato 1 acorde con la reivindicación 14, en el que dicho segundo detector (37b) está adaptado para detectar una intensidad (I2) de la luz emitida desde dicho líquido (4) de muestra tras la irradiación de dicho líquido (4) de muestra con dicho primer haz (20) de luz de prueba. 16. Aparato (1) acorde con la reivindicación 1, en el que dicha por lo menos una propiedad comprende por lo menos una entre turbidez, fluorescencia y fosforescencia. 17. Aparato (1) acorde con la reivindicación 12 o la reivindicación 14, en el que dicha por lo menos una propiedad comprende absorción y por lo menos una entre turbidez, fluorescencia y fosforescencia. 18. Aparato (1) acorde con la reivindicación 1, en el que en el interior de dicho líquido (4) de muestra, dicho haz (20) de luz de prueba forma un ángulo , con 80° 100°, con dicha luz emitida a detectar por dicho primer detector (37). 19. Aparato (1) acorde con la reivindicación 1, en el que dicho haz (20) de luz de prueba no tiene divergencia. 20. Aparato (1) acorde con la reivindicación 1, en el que la luz de dicho haz (20) de luz de prueba es luz infrarroja. 21. Aparato (1) acorde con la reivindicación 1, en el que dicho líquido (4) de muestra comprende agua. 22. Aparato (1) acorde con la reivindicación 1, que comprende además un procesador programado para obtener dicha por lo menos una propiedad de dicho líquido (4) de muestra a partir de dicha intensidad (I1) de dicha luz emitida. 23. Método para obtener por lo menos una propiedad de un líquido (4) de muestra, que comprende las etapas de - dirigir un haz (20) de luz de prueba a una superficie (5) de la muestra formada por dicho líquido (4) de la muestra, en un ángulo ß1 0° con respecto a una superficie normal a dicho líquido (4) de muestra; - detectar una intensidad (I1) de luz emitida desde dicho líquido (4) de muestra tras la irradiación de dicho líquido (4) de muestra con dicho haz (20) de luz de prueba a través de dicha superficie (5) de la muestra en una sección principal (6) de dicho líquido (4) de muestra, en general a lo largo de un primer eje (23) de detección, formando dicho primer eje de detección (23) un ángulo 1 0° con una superficie normal a dicha superficie (5) de la muestra; - bloquear la propagación de la luz procedente de la reflexión o la dispersión de dicho haz (20) de luz de prueba en dicha superficie (5) de la muestra, en general a lo largo de dicho primer eje (23) de detección; - introducir líquido (4) de muestra a medir, en un recipiente (2) en una sección (7) de entrada; - recibir en dicha sección principal (6) líquido (4) de muestra a través de dicha sección (7) de entrada, a través de por lo menos una abertura situada bajo dicha superficie (5) de la muestra; caracterizado por - separar sustancialmente una parte de dicha superficie (5) de la muestra que pertenece a dicha sección (7) de entrada, respecto de una parte de dicha superficie (5) de la muestra que pertenece a dicha sección principal (6). 24. Método acorde con la reivindicación 23, que comprende además las etapas de - recibir en una sección (8) de salida líquido (4) de muestra procedente de dicha sección principal (6) a través de, por lo menos, otra abertura situada por debajo de dicha superficie (5) de la muestra; - extraer líquido (4) de muestra de dicha sección (8) de salida, desde dicho recipiente (2); - separar sustancialmente una parte de dicha superficie (5) de la muestra que pertenece a dicha sección (8) de salida, respecto de una parte de dicha superficie (5) de la muestra que pertenece a dicha sección principal (6).   25. Método acorde con la reivindicación 23, que comprende además la etapa de - dividir sustancialmente dicha superficie (5) de la muestra en dicha sección principal (6), en una superficie parcial de la muestra, a la cual es dirigido el haz (20) de luz de prueba, y otra superficie parcial de la muestra, a través de la cual es emitida dicha luz emitida, en general a lo largo de dicho primer eje (23) de detección. 16   17   18   19