用于测量液体颜色性质的探头设备制造技术

一种探头，所述探头利用预定波长下的询问辐射来测量待测试液体的性质，上述探头包括外壳件，所述外壳件包括安装在其第一端处询问辐射可透过的窗口。询问辐射可透过的隔板成间隔的关系安装到窗口上。隔板和窗口协同工作，以便在它们之间限定一空气腔。隔板和窗口之间的间距是这样，以便防止从设置成与隔板的第二表面接触的液体所反射的辐射渐消散式结合到窗口中，因此反射的辐射是在隔板中而不是在窗口中经历全内反射。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】与相关申请的交叉参考本文所公开的内容在下面共同待批的专利申请中公开和要求保护，所述申请全都一道同时申请并全部转让给本专利技术的受让人其中具有透明隔板的液体测量池(FA-1187)；和用于测量液体颜色性质的系统(FA-1320)。
技术介绍
专利
本专利技术涉及一种探头设备，所述探头设备用于测量液体如颜料的颜色性质，同时在探头的尖端处具有一透明的盖，所述透明的盖与窗口间隔开。 技术说明 颜料分散体和冲淡剂(tint)在配制高性能液体涂料组分中广泛使用。这些组分例如用作汽车和卡车的外部面漆。 这些液体组分的干色料测量可以认为是组分的颜色性质的最准确的指示。这种测量通常是通过采取用人工制备等分组分进行。将组分作为涂料喷涂到平板上，并将平板进行烘烤和干燥。干燥的涂层的一种或多种颜色性质可以用比色计或分光光度计与标准色对照进行测量。根据测量的结果，努力调节制备的批料，以便得到与标准色更接近的匹配。人工颜色测量很耗时间，主要是由于制备和干燥时间长。另外，在达到所希望的颜色性质之前，操作手续可能必须重复许多次。 可以认为，制造效率可以通过测量液体组分在湿态下颜色性质的能力达到。然而，为了有效，任何湿法测量都必须准确地预知组分在干燥时的颜色。这个目的已证明难以捉摸(elusive)。 应用反射分光光度计的仪器已用来得到湿的液体分散体的自由表面反射度测量。这些仪器的代表是在美国专利6583878(Hustert)、美国专利6292264(Voye等)和德国专利DE 2525701(Langer)中所描述的装置。这些仪器全都利用分光光度计从事湿的涂膜的自由表面反射度测量。这样从这些仪器所采取的测量实施涂膜颜色的最好表示法，上述涂膜的颜色可以用测量干态下的同样涂膜进行校正。然而，这类湿涂层的表面不均匀性、及粘度变化、沉降、和絮凝作用可能还导致错误的结果和不能接受的测量易变性。 可以认为，通过把这种装置结合到制造方法中可以得到另一些效率。然而，如刚才所述把这种装置结合到连续方法中有它自己的受拖累的困难，所述困难包括但不限于上述装置在挥发性易燃溶剂存在下的操作，上述挥发性易燃溶剂从样品表面及清洗中排放出。 为了将颜色测量装置结合到制造方法中，由于上述挥发性易燃溶剂的可能存在，及考虑到许多方法是在高于环境的压力下工作，所以标准的做法是得到在闭合系统中穿过装置的流体样品流，上述装置通过窗口与照明光源和光谱检测器分开，该窗口具有足够的强度并因此具有足够的厚度，以便承受上述压力。这种窗口所需的厚度由下面方程式规定 式中z是窗口的形状因子； P是所包含压力； D’是无支承的直径，和 σ是窗口材料的最大设计应力(压力)。 已经提议把测量装在闭合系统中的液体的吸光度和/或散射性能的仪器用于标准分光光度测量，其中包括用透射或反射方式的实验室应用和生产过程应用。这些仪器当中的某些仪器还声称用反射方式穿过观察玻璃进入生产过程液流中或者样品池内测量液体的颜色，上述样品池应用在样品和检测器之间的窗口。美国专利4511251(Falcoff等)和美国专利6288783(Auad等)是这类仪器的代表。 在最近涉及的专利中所描述的仪器应用可变光程测量池来测量液体的性质，其中包括颜色的性质。仪器应用闭合路线用于待测量的液体的流动，因此能把它放在制造厂环境内有危险等级的区域中。然而，这种特别的仪器具有多个移动部件，所述这些移动部件是流动路线的一部分，它们可能造成清洁困难，并难以维修。另一个缺点是仪器需要大体积液体样品以便读取合适的读数。此外，尽管仪器可以用反射方式和透射方式二者测量，但每种方式都应用0/0(面向)几何形状。结果，在透射方式中，不提供有关从待分析的流体中散射光的信息。在反射方式中，来自光源的未减轻的背散射光冲洗掉颜色灵敏度。 最后，在测量与流动池的窗口密切接触时待克服的一个最重要的问题是由于窗口本身存在而发生的光线在它回到检测器的路线上离散。光线的这种离散的原因包括，但不限于上述光线相对于窗口的不同表面的反射、折射、全内反射、和损失或逃逸。由于这种离散的结果，光线最终或是决不会到达检测器，或是被与其相互作用的窗口的表面变更，因此提供给检测器的光谱信息不再真实地代表待测量的样品。 与观察窗口密切接触的液体当人眼穿过窗口观察时与用自由表面方式，亦即在人眼和湿液体的自由表面之间没有东西的情况下观察时，同一液体的颜色看上去不同。 附图说明图1是在液体L和窗口W之间的界面处发生的光学现象的格式化的示意图。窗口W可以形成流动池或探头的一部分。液体L在某一预定的流体压力下朝流动方向G流过窗口。液体L处于与窗口接触。液体组分的光散射颜料通常分散在溶剂漆料(Vehicle)中，所述溶剂漆料具有一折射率接近窗口材料的折射率。 为了获得当液体通过窗口观察时所发生的光学现象的更好理解，考虑图1所示的情况。当光射线R穿过介质M(比如空气)传播时，它冲击窗口W的外表面E。窗口W的材料使射线R折射。折射的射线R’穿过窗口W朝窗口/液体界面方向传播。如果窗口和溶剂二者的折射率基本上相等(亦即在彼此相差约0.2折射单位的范围内)，则在液体和窗口之间没有光学界面，而射线沿着基本上是同一路线前进。 进入液体并冲击悬浮的颜料粒子的光射线R’镜反射和扩散式散射到从散射部位X发射的2π半径的实心半球中(应该注意，尽管散射是在液体内发生，但散射部位X在图1中示出是在窗口/液体界面处)。散射的镜射线比如射线S以一角度θS(相对于窗口表面的垂线测得)冲击窗口表面E，所述角度θS小于窗口/介质界面的临界角θC。这种散射的镜射线S出射窗口(在点Q处)进入提供给检测器的视场F。 然而，一部分扩散式散射的射线，比如从散射部位X发射的射线U，以一角度θU冲击窗口表面E，上述角度θU 大于临界角θC。这种扩散式散射的射线U在窗口(点V处)内全内反射。扩散式散射的射线U向后朝窗口/液体界面方向传播，此处它可以在部位X’处经历二次散射冲击，在所述点处它的散射角可以改变方向。 在部位X’处二次散射冲击本身产生镜散射和扩散散射。这种情况在窗口材料内重复几次。在每个散射冲击处，一部分光线以一些角度反射，所述角度使它在窗口表面E处的方向变得大于窗口/空气界面的临界角，而一部分光线以另一些角度反射，所述角度使它在窗口表面E处方向小于窗口/空气界面的临界角。 起初冲击部位X和二次冲击部位X’之间的距离d按照下面关系式与窗口W的厚度T有关 d＝2·Ttanθu， 式中θU是扩散式散射的射线U与表面E的垂线所形成的角。 如上所述，由于窗口必须足够厚以便承受样品流的压力，所以可能有下述情况，即有不足的侧向距离可供散射的射线U用来在与表面的垂线成一角度扩散之前经历统计学上有效的二次冲击数，上述角度小于窗口/空气界面的临界角。在那种情况下，射线U更可能穿过窗口W的周边表面P出射，如点Z处所示。该能量是在视场F的外部，且不受检测器影响。 由扩散式散射的射线的全内反射所产生的效果加倍。首先，最终到达检测器的散射光的强度减小。这使液体显得颜色更暗。其次，全内反射使窗口的主体显示“辉光效应”。这增加了测量检测的辐射的背景。 接收强度的减小与背景强度的增加结合，产生强度/波长曲线或检测的反射光谱的波形变平。当按本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种探头，用于利用预定波长下的询问辐射测量待测试液体的性质，探头包括：外壳件，所述外壳件具有安装在其第一端处询问辐射可透过的窗口；隔板，询问辐射可透过隔板，所述隔板安装成与窗口成间隔开的关系，隔板在其上具有第一表面和第二表面，隔板的第一表面面对窗口，隔板设置得使隔板的第一表面和窗口协同工作，来限定它们之间的空腔，隔板和窗口之间的间距是这样，以便防止从设置成与隔板的第二表面接触的液体所反射的辐射消散式结合到窗口中，使得所反射的辐射是在隔板中而不是在窗口中经历全内反射。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：JB阿尔斯帕奇，JR朱哈什，AJ马蒂诺，MP赖因哈德特，KS谢尔马赫，TW辛普森三世，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[]