Dispositivo para medir la dispersión y/o la absorción y/o la refracción de una muestra.

Dispositivo para medir la dispersión y/o la absorción y/o la refracción de una muestra (2),

que comprende unafuente de radiación (3), al menos un elemento de recepción (4), un elemento óptico (5) de formación de imagen y unelemento de protección (6), en donde la fuente de radiación (3) y el elemento de recepción (4) están dispuestos en ellado sensor del elemento óptico (5) de formación de imagen, en donde el elemento de protección (6) está dispuestoen el lado muestra del elemento (5) de formación de imagen y en posición contigua a dicho elemento (5) deformación de imagen, y en donde la fuente de radiación (3), el elemento (5) de formación de imagen y el elementode recepción (4) están dispuestos uno con respecto a otro de modo que se pueda recibir por el elemento derecepción (4) una radiación dirigida transmitida y/o especularmente reflejada (7) de la muestra, caracterizadoporque una fuente de radiación de refracción (8) y una receptor de refracción (9) están dispuestos en el lado sensordel elemento (5) de formación de imagen y con respecto a este elemento (5) de formación de imagen de modo quese pueda recibir por el receptor de refracción (9) sustancialmente la radiación de refracción (11) de la muestra (2)especularmente reflejada en la superficie límite (10) lado muestra del elemento de protección (6) y no se puedarecibir sustancialmente por el receptor de refracción (9) la radiación (13) especularmente reflejada en la superficielímite (12) lado elemento de formación de imagen del elemento de protección (6), estando dispuesta la fuente deradiación de refracción (8) entre la fuente de radiación (3) y el elemento (5) de formación de imagen y/o estando elreceptor de refracción (9) más espaciado del elemento (5) de formación de imagen que el elemento de recepción (4).

Dispositivo para medir la dispersión y/o la absorción y/o la refracción de una muestra.

La invención concierne a un dispositivo para medir la dispersión y/o la absorción y/o la refracción de una muestra, que comprende una fuente de radiación, al menos un elemento de recepción, un elemento óptico de formación de imagen y un elemento de protección, en donde la fuente de radiación y el elemento de recepción están dispuestos en el lado de emisión del elemento óptico de formación de imagen, en donde el elemento de protección está dispuesto en el lado muestra del elemento de formación de imagen y en posición contigua a este elemento de formación de imagen, y en donde la fuente de radiación, el elemento de formación de imagen y el elemento de recepción están dispuestos uno con respecto a otro de modo que se pueda recibir por el elemento de recepción una radiación dirigida trasmitida y/o especularmente reflejada de la muestra.

Los dispositivos de medida de la clase comentada son conocidos desde hace bastante tiempo y se utilizan, por ejemplo, en los sectores de la analítica química y la vigilancia del medio ambiente, de la calidad y de procesos. Tales dispositivos son conocidos en forma encapsulada como una sonda de medida que se introduce en el proceso a vigilar, e igualmente un dispositivo de esta clase puede utilizarse en el marco de un aparato de medida mayor que presente, por ejemplo, un compartimiento de muestras para recibir la muestra a analizar.

Se conoce por el documento DE 199 20 184 A1, por ejemplo, un dispositivo para captar la reflexión difusa y especular en muestras sustancialmente opacas, y se conoce por el documento DE 10 2004 018 754 A1 un dispositivo para medir la dispersión y la absorción de muestras, en donde está en primer plano el estudio de muestras sustancialmente transparentes. Es común a los dispositivos en todo caso el que la radiación emitida por la fuente de radiación incide divergentemente sobre el elemento de formación de imagen, por ejemplo una lente, y es colimada por el elemento de formación de imagen para proporcionar un haz de rayos paralelos. Esta radiación paralela solicita a la muestra, que puede ser sólida, líquida o bien gaseosa. En muestras transparentes la radiación atraviesa la muestra y es reflejada nuevamente por un espejo volviendo al elemento de formación de imagen, es decir que la radiación recorre la muestra dos veces. En una muestra opaca la radiación emitida es reflejada especularmente o reemitida difusamente por la muestra y, atravesando el elemento de formación de imagen, retrocede así en dirección al elemento de recepción.

La fuente de radiación, el elemento de formación de imagen y el elemento de recepción están dispuestos uno con respecto a otro de modo que se pueda recibir por el elemento de recepción una radiación dirigida transmitida y/o especularmente reflejada de la muestra. Sin embargo, en los dispositivos de medida conocidos por el estado de la técnica el elemento de recepción es solicitado no sólo por la radiación transmitida y/o especularmente reflejada de la muestra, sino también por radiación de dispersión que parte de la muestra de una manera sustancialmente no dirigida.

Para poder diferenciar entre la radiación de dispersión recibida por el elemento de recepción y la radiación transmitida y/o especularmente reflejada de la muestra recibida por el elemento de recepción se ha previsto un elemento adicional de recepción de la radiación de dispersión que está dispuesto en su totalidad dentro del dispositivo de medida de modo que pueda ser solicitado sustancialmente tan sólo por la radiación de dispersión, pero no pueda ser solicitado por la radiación transmitida y/o especularmente reflejada de la muestra. Así, a partir de la radiación total obtenida por el elemento de recepción y teniendo en cuenta la radiación de dispersión obtenida por el elemento de recepción de la radiación de dispersión se puede obtener la magnitud de la radiación transmitida y/o especularmente reflejada de la muestra.

Cuando la radiación transmitida de la muestra y la radiación especularmente reflejada de dicha muestra deban poderse recibir y obtener por los dispositivos conocidos al mismo tiempo y de manera diferenciable una de otra, es necesario entonces no sólo un único elemento de recepción, sino también un elemento de recepción adicional, debiendo cuidarse de que cada uno de los dos elementos de recepción pueda ser solicitado sustancialmente sólo por la radiación transmitida de la muestra o sustancialmente sólo por la radiación especularmente reflejada de dicha muestra, pudiendo ser solicitados adicionalmente ambos elementos de recepción - como se desprende de las explicaciones anteriores - con radiación de dispersión.

El documento DE 101 18 671 A1 revela un procedimiento para la medición de la refracción de muestras constituidas especialmente por varios componentes. Por medio de una fuente de radiación común y una unidad óptica común constituida por una lente y un cuerpo prismático se generan diferentes señales ópticas y se dirigen éstas por separado a receptores optoelectrónicos para medir su intensidad. El cuerpo prismático es contactado con la muestra. Ambos forman una superficie límite común. La radiación de acoplamiento incide en la lente, atraviesa ésta y solicita el cuerpo prismático. Una parte de la radiación de acoplamiento incide en una primera superficie límite totalmente reflectante y alcanza desde allí la superficie límite entre el cuerpo prismático y la muestra. En función de la refracción de la muestra se refleja totalmente desde allí la radiación, parcialmente en dirección a una segunda superficie límite totalmente reflectante. La radiación llega desde la segunda superficie límite totalmente reflectante a uno de los receptores optoelectrónicos. La fuente de radiación común y todos los receptores optoelectrónicos están dispuestos en un plano a distancias idénticas del cuerpo prismático. Por consiguiente, el documento D2 no muestra especialmente las características de la reivindicación 3 original, concretamente que la fuente de la radiación de refracción está dispuesta entre la fuente de radiación y el elemento de formación de imagen y/o el receptor de refracción está mas espaciado del elemento de formación de imagen que el elemento de recepción.

En los dispositivos conocidos la fuente de radiación y el elemento de recepción están dispuestos en un plano de radiación y de recepción que discurre perpendicularmente al eje óptico del elemento de formación de imagen y que está sustancialmente tan espaciado del elemento de formación de imagen como lo que especifica la distancia focal del elemento de formación de imagen. En este supuesto, se puede generar en el elemento de recepción o en los elementos de recepción una imagen enfocada de la fuente de radiación, por lo que unas radiaciones que se propaguen por vías ópticas diferentes pueden ser bien separadas una de otra a efectos de formación de imágenes.

Sin embargo, se ha comprobado en la práctica que, cuando se emplean elementos de protección que están dispuestos en el lado muestra del elemento de formación de imagen y que usualmente forman una capa de separación transparente entre la parte sensora del dispositivo y la parte muestra del dispositivo, se presentan inexactitudes en la captación de la dispersión y/o de la absorción y/o de la refracción de una muestra.

Por tanto, el problema de la presente invención consiste en proporcionar un dispositivo en el que se eviten - al menos parcialmente - las inexactitudes de medida de dispositivos conocidos para la medición de la dispersión y/o la absorción y/o la refracción de una muestra.

Según la invención, se ha reconocido que, al captar señales para la refracción de la muestra - es decir, señales que se remontan a la radiación especularmente reflejada de la muestra - con un receptor que está dispuesto especialmente en el plano de radiación y de recepción, se presentan diferentes efectos desventajosos.

Por un lado, se ha reconocido que no es posible una separación nítida de los reflejos especulares que, por un lado, son reflejados especularmente por la superficie límite lado elemento de formación de imagen del elemento de protección y que, por otro lado, son reflejados especularmente por la superficie límite lado muestra de la ventana de protección, identificando los reflejos últimamente citados la refracción de la muestra. La superposición de estos reflejos ocasionados por las dos superficies límite del elemento de protección resulta ser de diferente magnitud según que la superficie límite del lado del elemento de formación de imagen se haya hecho ópticamente antiespecular o... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo para medir la dispersión y/o la absorción y/o la refracción de una muestra (2) , que comprende una fuente de radiación (3) , al menos un elemento de recepción (4) , un elemento óptico (5) de formación de imagen y un elemento de protección (6) , en donde la fuente de radiación (3) y el elemento de recepción (4) están dispuestos en el lado sensor del elemento óptico (5) de formación de imagen, en donde el elemento de protección (6) está dispuesto en el lado muestra del elemento (5) de formación de imagen y en posición contigua a dicho elemento (5) de formación de imagen, y en donde la fuente de radiación (3) , el elemento (5) de formación de imagen y el elemento de recepción (4) están dispuestos uno con respecto a otro de modo que se pueda recibir por el elemento de recepción (4) una radiación dirigida transmitida y/o especularmente reflejada (7) de la muestra, caracterizado porque una fuente de radiación de refracción (8) y una receptor de refracción (9) están dispuestos en el lado sensor del elemento (5) de formación de imagen y con respecto a este elemento (5) de formación de imagen de modo que se pueda recibir por el receptor de refracción (9) sustancialmente la radiación de refracción (11) de la muestra (2) especularmente reflejada en la superficie límite (10) lado muestra del elemento de protección (6) y no se pueda recibir sustancialmente por el receptor de refracción (9) la radiación (13) especularmente reflejada en la superficie límite (12) lado elemento de formación de imagen del elemento de protección (6) , estando dispuesta la fuente de radiación de refracción (8) entre la fuente de radiación (3) y el elemento (5) de formación de imagen y/o estando el receptor de refracción (9) más espaciado del elemento (5) de formación de imagen que el elemento de recepción (4) .

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque la distancia de la fuente de radiación de refracción (8) al eje óptico (14) del elemento (5) de formación de imagen es mayor que la distancia de la fuente de radiación (3) al eje óptico (14) del elemento (5) de formación de imagen y/o porque la distancia del receptor de refracción (9) al eje óptico (14) del elemento (5) de formación de imagen es mayor que la distancia del elemento de recepción (4) al eje óptico (14) del elemento (5) de formación de imagen.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque en el lado muestra del elemento (5) de formación de imagen está dispuesto un espejo (16) de modo que la radiación emitida por la fuente de radiación (3) recorra una muestra (2) transparente - al menos en parte - y solicite al elemento de recepción (4) .

4. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la fuente de radiación de refracción (8) emite una radiación de al menos una longitud de onda definida, especialmente en donde el receptor de refracción (9) presenta una sensibilidad especial frente a la radiación de la fuente de radiación de refracción (8) y en donde el receptor de refracción (9) presenta especialmente un filtro óptico.

5. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque está previsto y dispuesto al menos un receptor de dispersión (18a, 18b) de modo que dicho receptor de dispersión (18a, 18b) pueda ser solicitado sustancialmente por la radiación de dispersión (15) de la muestra (2) y el receptor de dispersión (18a, 18b) no pueda ser solicitado en particular sustancialmente por la radiación de refracción especularmente reflejada (11) de la muestra (2) .

6. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado porque la radiación de dispersión (15) recibida y obtenida por el al menos un receptor de dispersión (18a, 18b) se emplea para compensar la radiación de dispersión (15) que pueda ser recibida por el receptor de refracción (9) , especialmente por substracción de una porción ponderada de la radiación de dispersión (15) recibida y obtenida por el receptor de dispersión (18a, 18b) respecto de la radiación recibida por el receptor de refracción (9) .

7. Dispositivo según la reivindicación 5 ó 6, caracterizado porque el al menos un receptor de dispersión (18a) está dispuesto cerca o en el eje óptico (14) del elemento (5) de formación de imagen, especialmente estando dispuesto más cerca del eje óptico (14) del elemento (5) de formación de imagen que la fuente de radiación (3) y/o el elemento de recepción (4) , estando dispuesto en particular el receptor de dispersión (18a) sustancialmente a la misma distancia del elemento (5) de formación de imagen que la fuente de radiación (3) y/o el elemento de recepción (4) .

8. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque el al menos un receptor de dispersión (18b) está dispuesto en el lado sensor del elemento (5) de formación de imagen y en posición contigua al mismo, estando alineado el receptor de dispersión (18b) con la muestra (2) y estando dispuesto preferiblemente en el borde exterior del elemento (5) de formación de imagen.