CH529348A

CH529348A - Verfahren und Vorrichtung zur Messung einer den Dampfdruck einer Flüssigkeit beeinflussenden Grösse

Info

Publication number: CH529348A
Application number: CH1309170A
Authority: CH
Inventors: Roche Ulrich Dr La
Original assignee: Ciba Geigy Ag
Priority date: 1970-09-02
Filing date: 1970-09-02
Publication date: 1972-10-15

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Messung einer den Dampfdruck einer Flüssigkeit beeinflussenden Grösse
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung einer den Dampfdruck einer im folgenden als Probeflüssigkeit bezeichneten Flüssigkeit beeinflussenden Grösse, welche die Ausbildung eines Temperaturgradienten zwischen der Probeflüssigkeit und einer mit dieser thermisch gekoppelten zweiten Flüssigkeit bewirkt.

Neben der Konzentration können mit einem solchen Verfahren alle diejenigen Grössen untersucht werden, welche mit einem Wärmetransport zwischen den beiden Flüssigkeiten verbunden sind, beispielsweise die Temperaturdifferenz zwischen den Flüssigkeiten.

Zur Messung der Konzentration einer Substanz in einer Flüssigkeit ist ein dem eingangs beschriebenen Verfahren ähnliches Verfahren bekannt, welches sich der ONSAGERschen Kopplung zwischen zwei durch Dampfphasenosmose gekoppelten Flüssigkeiten über Diffussion und Wärmeleitung bedient und bei welchem die Temperatur einer Probeflüssigkeit mit einer Substanz unbekannter Konzentration mit der Temperatur einer Referenzflüssigkeit mit bekannter Konzentration der Substanz verglichen wird. Die beiden Flüssigkeiten werden in einem gemeinsamen Dampfraum auf je einen Temperatursensor, z. B. auf Thermistoren gesprüht. Aufgrund der Abhängigkeit des Dampfdrucks von der Konzentration der Beimengung der Probeflüssigkeit stellt sich im Gleichgewichtszustand eine entsprechende Temperaturdifferenz ein.

Diese Temperaturdifferenz ist von der Geometrie der mit den Temperatursensoren in unmittelbarem Kontakt stehenden Flüssigkeiten abhängig. Daraus ergibt sich der Nachteil, dass repräsentative und reproduzierbare Messungen stets einer genauen Reproduktion der Geometrie bedürfen. Als weitere Nachteile sind die durch die relativ grosse Wärmekapazität der Thermistoren gegebene Wärmeträgheit, die durch die gleichen Ursachen bedingten relativ grossen Probenmengen, die für jede Messung benötigt werden und die wegen der Abhängigkeit des Dampfdrucks von der Temperatur erforderliche Konstanthaltung der Temperatur der ganzen Anordnung zu nennen.

Die Erfindung vermeidet diese Nachteile und ist dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Flüssigkeit in Form eines Filmes ausgebreitet wird und dass dieser Flüssigkeitsfilm oder ein mit ihm oder mit der Probeflüssigkeit durch Wärmeleitung gekoppelter Film einer dritten Flüssigkeit zur Steuerung des Lichtes eines optischen Systems herangezogen wird.

Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zur Durchführung des genannten Verfahrens. Diese Vorrichtung ist gekennzeichnet durch zumindest einen flächigen Träger, welcher so im Strahlengang des optischen Systems angeordnet ist, dass ein darauf ausgebreiteter Flüssigkeitsfilm die Lichtsteuerschicht dieses Systems bildet.

Da der Träger und der darauf ausgebreitete Film ausserordentlich dünn gewählt werden können und somit-eine äusserst geringe Wärmekapazität besitzen, arbeitet die erfindungsgemässe Vorrichtung praktisch trägheitslos. Weitere Vorteile sind der geringe Bedarf an Probenmenge, die hohe Empfindlichkeit und die Möglichkeit, ohne Eingriff in das Messgut messen zu können.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren beispielsweise näher erläutert; es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Einrichtung,
Fig. 2 einen Ausschnitt von Fig. 1,
Fig. 3 eine erste Variante zu Fig. 2,
Fig. 4 eine zweite Variante zu Fig. 2,
Fig. 5a, b zwei Varianten zu Fig. 1,
Fig. 6 einen Ausschnitt von Fig. 5,
Fig. 7-9 verschiedene Ausführungsbeispiele eines Probenträgers,
Fig. 10 eine dritte Variante zu Fig. 2,
Fig. 11 eine weitere Variante zu Fig. 1.

Gemäss Fig. 1 wirkt eine auf einem Probenträger 1 ausgebreitete Probeflüssigkeit 2, deren Beimengungskonzentration gemessen werden soll, über einen Gasspalt 3 auf eine auf einem Träger 4 ausgebreitete Referenzflüssigkeit 6 bekannter Beimengungskonzentration ein. Der Träger 4 ist an seiner der Referenzflüssigkeit abgewandten Seite mit einem Spiegelbelag 7 versehen, auf welchem Spiegelbelag eine Steuerschicht 5 ausgebreitet ist. Zur Sichtbarmachung der infolge des Konzentrationsunterschiedes der Beimengungen in Probe- und Referenzflüssigkeit entstehenden Oberflächendeformation der
Es liegt auf der Hand, dass sich die beschriebene Vorrichtung auch dazu eignet, Temperaturen zu messen.

Sowie sich nämlich die Temperatur der Probeflüssigkeit von derjenigen der Referenzflüssigkeit unterscheidet, kommt es zu einem Netto-Dampftransport in einer Richtung, welcher versucht, die Temperaturdifferenzen auszugleichen. Dieser Dampftransport bzw. der damit verbundene Transport von Wärmeenergie hat wiederum eine Deformation der Oberfläche der Steuerschicht zur Folge.

Den angeführten Überlegungen liegt die Annahme zugrunde, dass zwei Flüssigkeiten mit je einer Beimengung verschiedener Konzentration oder zwei Flüssigkeiten verschiedener Temperatur durch Dampfphasenosmose gekoppelt sind.

Die Dampfphasenosmose ist aber nur ein Fall ONSAGERscher Kopplung, ein anderer Fall ist der sogenannte DUFOUR-Effekt. Dieser Effekt beruht darauf, dass in einer Flüssigkeit mit örtlich verschiedener Konzentration einer Beimengung an den Konzentrationsübergangzonen ein mit einem Wärmetransport verbundener Diffusionsprozess stattfindet. Ebenso findet in einer Flüssigkeit mit Bereich verschiedener Temperatur an den Temperaturübergangszonen ein Wärmetransport statt. Zur Untersuchung solcher Flüssigkeiten genügt es also, auf der einen Seite eines flächigen Trägers, beispielsweise des Probenträgers 1, die Probeflüssigkeit 2 und auf der anderen Seite die Steuerschicht 5 auszubreiten.

Die beiden Flüssigkeitsschichten sind in diesem Fall über den Probenträger 1 durch Wärmeleitung gekoppelt und die Diffusionsvorgänge an den Konzentrations- oder Temperaturübergangszonen der Probeflüssigkeit rufen entsprechende Deformationen der Steuerschichtoberfläche hervor. Der DUFOUR Effekt ist allerdings um Grössenordnungen kleiner als der durch Dampfphasenosmose bedingte Effekt und er eignet sich ausserdem nicht zur Messung der Temperatur oder Konzentration einer Probeflüssigkeit mit gleichmässiger Temperaturoder Konzentrationsverteilung, sondern bloss zum Nachweis bzw. zur Messung von Temperatur- oder Konzentrationsunterschieden innerhalb der Probeflüssigkeit.

Auch bei dem oben beschriebenen Fall der durch Dampfphasenosmose gekoppelten beiden Flüssigkeiten sind die beiden Fälle, Messung der Konzentration oder Temperatur einer Probeflüssigkeit mit gleichmässiger Konzentrationsverteilung einer Beimengung bzw. Temperaturverteilung und Messung von Unterschieden dieser Grössen innerhalb der Probeflüssigkeit, zu unterscheiden. Im ersten Fall findet ja ein über die ganze Fläche der beiden einander gegenüberstehenden Flüssigkeiten konstanter Dampftransport statt, der infolge seiner Konstanz über die ganze Fläche keine Deformation der Steuerschichtoberfläche bewirkt. In diesem Fall muss mit Hilfe eines vor der Referenzflüssigkeit angeordneten Rasters eine örtlich variable Stärke des Diffusionsstromes geschaffen werden. Für die Periode des Rasters gilt die Bedingung, dass sie grösser sein muss als der Abstand der beiden Flüssigkeiten.

Dieser Abstand wiederum ist in weiten Grenzen variabel, es ist nur zu beachten, dass im Gasspalt laminare Strömungsverhältnisse herrschen und dass die lineare Ausdehung der Referenzflüssigkeit und damit der Steuerschicht mindestens ebenso gross sein muss wie der Abstand der beiden Flüssigkeiten. Im zweiten Fall, bei der Messung von Konzentrations- oder Temperaturunterschieden innerhalb der Probeflüssigkeit, ist die Anbringung eines Rasters nicht unbedingt erforderlich, da ja das Konzentrations- bzw. Temperaturfeld über die Probeflüssigkeit nicht homogen ist. An den Unstetigkeitsstellen dieses Feldes kommt es zu Deformationen der Steuerschichtoberfläche. Ob auch in diesem Fall ein Raster verwendet wird oder nicht, richtet sich nach der geforderten Messgenauigkeit. Für den Fall, dass nur die Grenzen oder Konturen der einzelnen Konzentrations- bzw.

Temperaturbereiche beobachtet werden Steuerschicht 5 dient eine Lichtquelle 16, deren Strahlen auf die Steuerschicht geworfen und an deren Rückseite von der am Träger 4 aufgebrachten Spiegelschicht 7 reflektiert werden.

Die Lichtstrahlen werden anschliessend durch Linse 19 gebündelt und einer Schlierenoptik 20 zugeführt, wobei jene Strahlen, z. B. 18 und 18', welche an undeformierten Stellen der Steuerschicht auftreffen, auf den Barren der Schlierenoptik geworfen und somit für das Auge 21 unsichtbar bleiben, wogegen jene Strahlen, z. B. 17, 17' und 17", die an derformierten Stellen der Steuerschicht auftreffen und anders abgelenkt werden als die an undeformierten Stellen auftreffenden, als Bildpunkte ausserhalb des Barrens und symmetrisch zu diesem erscheinen. Je grösser die Deformation der Steuerschicht 5 ist, desto stärker weicht der Verlauf der Lichtstrahlen vom Verlauf bei undeformierter Steuerschicht ab und desto heller erscheinen die Bildpunkte 17' und 17".

Die Funktionsweise der beschriebenen Vorrichtung ist die folgende:
Eine Verunreinigung mit der molaren Konzentration Mv zieht in einer Lösung des Molekulargewichtes M, des Dampfdruckes p und der Dichte Q eine Dampfdruckänderung dp nach sich, welche durch folgende Formel bestimmt ist: dp = f (Mv) = p MMv
Wenn zwei Flüssigkeiten durch eine gemeinsame Dampfphase gekoppelt sind, dann stellt sich zwischen ihnen ein Gleichgewichtszustand ein, in welchem die Summe aller Dampfströme gleich Null ist. Dieser Gleichgewichtszustand wird durch eine Verunreinigung in einer der beiden Flüssigkeiten wie oben angegeben gestört.

Da eine Dampfdruckänderung dp eine entsprechende Temperaturänderung dT bedingt, deren Grösse durch die CLAUSIUS-CLAPEYRONsche Gleichung gegeben ist: dp dT p = k T2 (k ist eine Konstante), so resultiert in diesem gestörten Gleichgewichtszustand ein Netto-Transport von Dampf und damit Wärmeenergie nach einer Richtung. Aus diesen Überlegungen folgt die schon bei den bekannten Ebulliometern angewandte Tatsache, dass sich zwischen zwei Lösungen verschiedener Konzentration, welche durch Dampfphasenosmose in Kontakt stehen, eine Temperaturdifferenz einstellt. Wenn man die Temperatur des Probenträgers 1 und damit der Probenflüssigkeit 2 konstant hält, dann wirkt sich der durch den Konzentrationsunterschied der Beimengungen zwischen Proben- und Referenzflüssigkeit entstehende Temperaturunterschied voll als Temperaturänderung der Referenzflüssigkeit aus.

Die diese Temperaturänderung verursachende, durch Dampfdiffusion in die Referenzflüssigkeit transportierte Wärmeenergie wird durch Wärmeleitung an den Träger 4 abgegeben und bewirkt infolge der Abhängigkeit der Oberflächenspannung von der Temperatur unter Zuhilfenahme geeigneter Mittel, beispielsweise eines Rasters, eine entsprechende Deformation der Steuerschicht 5, welche schlierenoptisch sichtbar gemacht wird. Daraus folgt, dass nicht unbedingt, so wie in Fig. 1 dargestellt, die Probeflüssigkeit in Form eines Filmes ausgebreitet zu sein braucht. Es genügt vielmehr auch, die Probeflüssigkeit in ein beliebiges offenes Gefäss einzubringen. In der Praxis hat sich aber die Art der Ausbreitung der Probeflüssigkeit in Form eines Filmes auf einen flächigen Träger als äusserst vorteilhaft erwiesen.

sollen, genügt eine Anordnung, welche keine gerasterte Deformation der Steuerschicht verursacht.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Träger 4 durch eine dünne Membran mit einer Dicke von etwa 2 10-4 cm bis 8 10-4 cm gebildet, welche aus einem schlecht wärmeleitenden Material, z. B. aus einem keramischen oder glasartigen Werkstoff oder aus Kunststoff besteht. Die Steuerschicht 5 wird vorzugsweise durch einen niederviskosen Flüssigkeitsfilm mit einer Schichtdicke von etwa 0,2 10-4 cm bis 10 ' 10-" cm gebildet. Als besonders geeignet für den Flüssigkeitsfilm haben sich niederviskose Kohlenwasserstoffe wie Dekan, Hexan oder Oktan erwiesen, deren Viskosität zwischen 0,4 und 1 Centipoise liegt.

Da die mittels der schlierenoptischen Abtastung noch messbaren Temperaturunterschiede in der Referenzflüssigkeit bei etwa 10-" bis 10 60 liegen, sind Verunreinigungen von etwa 10-3Mol/Liter mit Probemengen von 10-3 Gramm und Zeitkonstanten von Sekunden messbar.

Fig. 2 zeigt einen vergrösserten Ausschnitt von Fig. 1 mit dem Probenträger 1, der Probenflüssigkeit 2, dem Gasspalt 3 und dem Träger 4. Auf dem Träger 4 ist auf der dem Gasspalt zugewandten Seite die Referenzflüssigkeit 6 ausgebreitet und auf der dem Gasspalt abgewandten Seite der Spiegelbelag 7 aufgebracht. Auf letzterem ist die Steuerschicht 5 ausgebreitet.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Variante zu Fig. 2 dient der Probenträger 1 gleichzeitig als Träger für die Steuerschicht 5.

Bei dieser Ausgestaltung wird der Träger 4 der Referenzflüssigkeit 6 und damit auch diese selbst auf konstanter Temperatur gehalten, so dass sich die durch Konzentrationsunterschiede von Beimengungen in der Probeflüssigkeit 2 zwischen Probe- und Referenzflüssigkeit entstehenden lokalen Temperaturunterschiede voll in der Probeflüssigkeit auswirkt. Die entsprechende Wärmeenergie wird durch Wärmeleitung über den Probenträger 1 und den Spiegelbelag 7 an die Steuerschicht 5 transportiert und bewirkt eine Deformation ihrer Oberfläche. Wenn man die Vorrichtung gemäss Fig. 3 durch Weglassen des Trägers 4 und der Referenzflüssigkeit 6 vereinfacht dann ergibt sich eine Vorrichtung, mit welcher unter Ausnützung des DUFOUR-Effektes Temperaturunterschiede oder Konzentrationsunterschiede von Beimengungen in der Probeflüssigkeit 2 nachgewiesen und gemessen werden können.

Bei der in Fig. 4 gezeigten Variante zu Fig. 2, wird die Referenzflüssigkeit 6 gleichzeitig als Steuerschicht verwendet.

Als Träger 4 der Referenzflüssigkeit bzw. der Steuerschicht braucht in diesem Fall keine Membran verwendet zu werden wenn eine verwendet wird, dann braucht sie nicht mit einem Spiegelbelag versehen zu sein - sondern es genügt auch beispielsweise eine Glasplatte von einigen Millimetern Dicke.

Diese Ausführungsform ist weniger aufwendig als die in Fig. 2 dargestellte und besitzt unter Umständen eine noch grössere Empfindlichkeit. Da aber die Oberfläche der Steuerschicht dem Gasspalt 3 zugewandt und deshalb Verunreinigungen wie Staub usw. ausgesetzt ist, ist diese Ausführungsform der in Fig. 2 dargestellten nur bedingt oder gar nicht überlegen.

Gemäss Fig. 5a und 5b kann die Messeinrichtung ganz (Fig. 5b) oder teilweise (Fig. 5a) in einem gasdichten Behälter 22 angeordnet sein, wobei als Probenträger vorzugsweise ein von zwei Rollen 11 und 12 angetriebener bandförmiger Träger verwendet wird. Dies hat den Vorteil, dass der Druck im Gasspalt 3 und das Füllgas variiert werden können.

Ausserdem kann mit dieser Anordnung eine Anlagerung von Verunreinigungen an der Oberfläche der Referenzflüssigkeit bzw. der Steuerschicht verhindert werden. Eine Anlagerung von Verunreinigungen soll nach Möglichkeit immer vermieden werden, da dies die Oberflächenspannung verändert und damit zu einer Temperaturänderung in der betreffenden Flüssigkeit führt. Unter Verunreinigungen sind hier nicht nur Staubteilchen zu verstehen, sondern auch Gasmoleküle, die von der betreffenden Flüssigkeit addiert werden. Aus diesem Grund ist es besonders vorteilhaft, wenn die Möglichkeit besteht, das Gas im Gasspalt den umgebenden Flüssigkeiten so anzupassen, dass es zu keiner Adsorption von Gasmolekülen in den Flüssigkeiten kommen kann.

Gemäss Fig. 6 wird auf den bandförmigen Probenträger 1 der Vorrichtung gemäss Fig. 5a oder 5b vorgängig der Probeflüssigkeit 2 ein Trägerfilm 13 aufgebracht. Auf den Trägerfilm wird die Probeflüssigkeit durch ein Rakel 8 aufgetragen.

Der Trägerfilm 13, der beispielsweise eine Wegwerffolie sein kann, wird durch eine Abstreifvorrichtung 14 gleichzeitig mit oder nach dem Entfernen der Probeflüssigkeit vom Trägerfilm entfernt.

Gemäss Fig. 7 ist der Probenträger 1 durch eine drehbare Scheibe gebildet, welche mit einem Rakel 8 zum kontinuierlichen Auftragen der Probenflüssigkeit 2, einem Abstreifer 9 zum Abstreifen der Probenflüssigkeit und einer Reinigungsund Trocknungsvorrichtung 10 ausgestattet ist.

Gemäss Fig. 8 ist der Probenträger 1 mit einem unterteilten Rakel 8 ausgestattet, durch welches gleichzeitig verschiedene Probeflüssigkeiten 2, 2, 2', usw. aufgetragen werden können.

Gemäss Fig. 9 ist die Oberfläche des Probenträgers 1 mit einer Wellung versehen. Diese Wellung bewirkt eine Änderung der scheinbaren Verdampfungstemperatur der Probenflüssigkeit 2 und simuliert damit eine Temperaturänderung.

Diese Ausgestaltung des Probenträgers ist also dann besonders vorteilhaft, wenn die Konzentration der Beimengungen oder die Temperatur der zu untersuchenden Probeflüssigkeit überall gleich ist, wenn also in der Probeflüssigkeit kein Konzentrations- oder Temperaturgefälle vorhanden ist. Für die Wellung gilt ähnlich wie für ein Raster die Bedingung, dass die Periode grösser sein muss als die Breite des Gasspaltes.

Fig. 10 zeigt eine Variante der Vorrichtung gemäss Fig. 1 mit einem im Gasspalt 3 angeordneten Raster 15. Die Anbringung eines Rasters ist neben den schon angeführten Fällen auch dann notwendig, wenn beispielsweise das von der Steuerschicht 5 gesteuerte Licht der Beobachtungsoptik (Fig. 1) zur photoelektrischen Messung von Beimengungskonzentrationen oder Temperaturen auf einen photoelektrischen Wandler geworfen wird.

In der in Fig. 11 dargestellten Ausführungsform wird die Steuerschicht 5 durch flüssige Kristalle gebildet. Darunter versteht man Substanzen, welche eine oder mehrere trübflüssige Phasen bilden können und in diesem Zustand anisotrope Eigenschaften zeigen: Von einer Lichtquelle 16 ausgesandtes und auf die Steuerschicht geworfenes Licht wird von dieser aufgrund von Streuprozessen selektiv reflektiert, wobei die reflektierte spektrale Komponente des Lichtes unter anderem von der Temperatur der Steuerschicht abhängt, was also bedeutet, dass die Farbe des reflektierten Lichtes eine Funktion der Temperatur der Steuerschicht ist. Im Strahlengang des reflektierten Lichtes ist ein Photodetektor 23 mit einer davor angeordneten drehbaren Filterscheibe 24 angebracht.

Durch die relativ zu den einzelnen Farbfiltern der Filterscheibe bestimmte Lage des bei einer vollen Umdrehung der Filterscheibe auftretenden Intensitätsmaximums des reflektierten Lichtes lässt sich dessen Farbe genau bestimmen. Diese Ausführung ist ausserordentlich empfindlich und hat ausserdem den grossen Vorteil, dass sie keines Rasters bedarf. Im übrigen können alle besprochenen Ausführungs- und Anordnungsvarianten auch auf die in Fig. 11 dargestellte Ausführungsform angewendet werden. Als besonders gut geeignete flüssige Kristalle haben sich die dem nematogen-cholesterinischen Typ angehörigen erwiesen, deren optische Aktivität um ein Vielfaches grösser ist als die optische Aktivität aller sonst bekannten flüssigen oder auch fest-kristallinen Systeme.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird in kontinuierlicher Weise auf dem Probenträger aufgebrachte Probenflüssigkeit am Messteil, bestehend aus Referenzflüssigkeit und
Steuerschicht, vorbeigeführt. Wird die Probenflüssigkeit z. B.

am Ausgang einer Flüssigkeitschromatographiesäule entnommen, so werden mit der photoelektrischen Lichtmessung der z. B. schlierenoptischen Abtastung der rasterartig deformierten Steuerschicht die einzelnen Fraktionen nach ähnlicher Art wie bei bekannten Geräten, z. B. Gaschromatographen, erfasst, allerdings mit dem Unterschied, dass im Falle des hier beschriebenen Gerätes am Probenmaterial kein Eingriff vorgenommen wird und die ganze Lösung mit den Fraktionen für weitere Analysen zur Verfügung steht.

Die Anwendungsmöglichkeit der beschriebenen Vorrichtung ist nicht auf Messungen der Konzentration einer Beimengung oder der Temperatur von Flüssigkeiten beschränkt. Es lassen sich damit vielmehr alle Effekte untersuchen, bei welchen die Referenzflüssigkeit oder die Steuerschicht einem inhomogenen Temperaturfeld ausgesetzt sind, bzw. solche Grössen, welche die Oberflächenspannung oder die Temperatur der Steuerschicht beeinflussen.

PATENTANSPRUCH I
Verfahren zur Messung einer den Dampfdruck einer im folgenden als Probeflüssigkeit bezeichneten Flüssigkeit beeinflussenden Grösse, welche die Ausbildung eines Temperaturgradienten zwischen der Probeflüssigkeit und einer mit dieser thermisch gekoppelten zweiten Flüssigkeit bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Flüssigkeit (6) in Form eines Films ausgebreitet wird und dass dieser Flüssigkeitsfilm oder ein mit ihm oder mit der Probeflüssigkeit (2) durch Wärmeleitung gekoppelter Film einer dritten Flüssigkeit (5) zur Steuerung des Lichtes eines optischen Systems herangezogen wird.

UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Probeflüssigkeit (2) und der Film der zweiten Flüssigkeit (6) durch Dampfphasenosmose gekoppelt sind, dass die Probeflüssigkeit auf konstanter Temperatur gehalten und dass der Film der zweiten Flüssigkeit zur Steuerung des Lichtes des optischen Systems herangezogen wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Probeflüssigkeit (2) und der Film der zweiten Flüssigkeit (6) durch Dampfphasenosmose gekoppelt sind, dass die Probeflüssigkeit auf konstanter Temperatur gehalten und dass der mit der zweiten Flüssigkeit durch Wärmeleitung gekoppelte Film der dritten Flüssigkeit (5) zur Steuerung des Lichtes des optischen Systems herangezogen wird.

3. Verfahren nach Patentanspruch I oder einem der Unteransprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Probeflüssigkeit (2) in Form eines dünnen Filmes ausgebreitet wird.

4. Verfahren nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Film der Probeflüssigkeit (2) einerseits durch Wärmeleitung mit dem Film der dritten Flüssigkeit (5) und anderseits durch Dampfphasenosmose mit dem Film der zweiten Flüssigkeit (6) gekoppelt ist, dass der Film der dritten Flüssigkeit zur Steuerung des Lichtes des optischen Systems herangezogen wird und dass der Film der zweiten Flüssigkeit auf konstanter Temperatur gehalten wird.

5. Verfahren nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Film der Probeflüssigkeit (2) durch Wärmeleitung mit dem Film der dritten Flüssigkeit (5) gekoppelt ist und dass der Film der dritten Flüssigkeit zur Steuerung des Lichtes des optischen Systems herangezogen wird.

6. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden thermisch gekoppelten Flüssigkeiten eine Rasterblende (15) angeordnet wird, deren Periode grösser ist als der senkrechte Abstand der beiden Flüssigkeitsfilme.

PATENTANSPRUCH II
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch zumindest einen flächigen Träger (4), welcher so im Strahlengang des optischen Systems angeordnet ist, dass ein darauf ausgebreiteter Flüssigkeitsfilm die Lichtsteuerschicht dieses Systems bildet.

UNTERANSPRÜCHE
7. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der die Lichtsteuerschicht bildende Flüssigkeitsfilm durch einen niederviskosen Kohlenwasserstoff mit einer Viskosität von 0,4-1 Centipoise gebildet ist.

8. Vorrichtung nach Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System durch eine Schlieren- oder Phasenkontrastoptik (16-21) gebildet ist.

9. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der die Lichtsteuerschicht bildende Flüssigkeitsfilm durch flüssige Kristalle, vorzugsweise solche des nematogencholesterinischen Typs gebildet ist.

10. Vorrichtung nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System im wesentlichen aus einer Lichtquelle (16), einem vorzugsweise durch einen lichtelektrischen Wandler (23) gebildeten Empfänger für das von der Lichtsteuerschicht reflektierte Licht und aus einem Strahlengang vor dem Empfänger angeordneten Filterrad (24) besteht.

11. Vorrichtung nach Patentanspruch II, gekennzeichnet durch Mittel zur Aufbringung der Probeflüssigkeit in Form eines Films (2) auf der dem Flüssigkeitsfilm der Lichtsteuerschicht abgewandten Seite des Trägers (4).

12. Vorrichtung nach Patentanspruch II, gekennzeichnet durch einen Probenträger (1), welcher vom Träger (4) der Lichtsteuerschicht (5) durch einen Gasspalt (3) getrennt ist, sowie durch Mittel zur Bildung eines Films der Probeflüssigkeit auf dem Probenträger.

13. Vorrichtung nach Unteranspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem Probenträger (1) zugewandten Seite des Trägers (4) der Lichtsteuerschicht (5) der Film der zweiten Flüssigkeit (6) ausgebreitet ist.

14. Vorrichtung nach Unteranspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (4) der Lichtsteuerschicht aus einer Platte aus durchsichtigem Material, vorzugsweise aus einem Polyester, Metacrylat oder Epoxyharz besteht.

15. Vorrichtung nach Unteranspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (4) der Lichtsteuerschicht durch eine dünne Membran gebildet ist.

16. Vorrichtung nach Unteranspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran frei aufgespannt ist.

17. Vorrichtung nach Unteranspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Membran in der Grössenordnung von 10-4 cm liegt und insbesondere 2 10-4 cm bis 8 10-4 cm beträgt.

18. Vorrichtung nach Unteranspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran aus einem schlecht wärmeleitenden Stoff, vorzugsweise aus einem glas- oder keramikartigen Werkstoff oder aus Kunststoff besteht.

19. Vorrichtung nach Unteranspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran auf der die Lichtsteuerschicht (5) tragenden Fläche verspiegelt ist.

20. Vorrichtung nach Unteranspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Probenträger (1) durch eine drehbare Scheibe gebildet ist.

21. Vorrichtung nach Unteranspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Bildung des Films der Probeflüssigkeit (2) aus einem Probenauftragsrakel (8) bestehen.

**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.

Claims

**WARNUNG** Anfang CLMS Feld konnte Ende DESC uberlappen **.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird in kontinuierlicher Weise auf dem Probenträger aufgebrachte Probenflüssigkeit am Messteil, bestehend aus Referenzflüssigkeit und Steuerschicht, vorbeigeführt. Wird die Probenflüssigkeit z. B.

am Ausgang einer Flüssigkeitschromatographiesäule entnommen, so werden mit der photoelektrischen Lichtmessung der z. B. schlierenoptischen Abtastung der rasterartig deformierten Steuerschicht die einzelnen Fraktionen nach ähnlicher Art wie bei bekannten Geräten, z. B. Gaschromatographen, erfasst, allerdings mit dem Unterschied, dass im Falle des hier beschriebenen Gerätes am Probenmaterial kein Eingriff vorgenommen wird und die ganze Lösung mit den Fraktionen für weitere Analysen zur Verfügung steht.

Die Anwendungsmöglichkeit der beschriebenen Vorrichtung ist nicht auf Messungen der Konzentration einer Beimengung oder der Temperatur von Flüssigkeiten beschränkt. Es lassen sich damit vielmehr alle Effekte untersuchen, bei welchen die Referenzflüssigkeit oder die Steuerschicht einem inhomogenen Temperaturfeld ausgesetzt sind, bzw. solche Grössen, welche die Oberflächenspannung oder die Temperatur der Steuerschicht beeinflussen.

PATENTANSPRUCH I Verfahren zur Messung einer den Dampfdruck einer im folgenden als Probeflüssigkeit bezeichneten Flüssigkeit beeinflussenden Grösse, welche die Ausbildung eines Temperaturgradienten zwischen der Probeflüssigkeit und einer mit dieser thermisch gekoppelten zweiten Flüssigkeit bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Flüssigkeit (6) in Form eines Films ausgebreitet wird und dass dieser Flüssigkeitsfilm oder ein mit ihm oder mit der Probeflüssigkeit (2) durch Wärmeleitung gekoppelter Film einer dritten Flüssigkeit (5) zur Steuerung des Lichtes eines optischen Systems herangezogen wird.

UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Probeflüssigkeit (2) und der Film der zweiten Flüssigkeit (6) durch Dampfphasenosmose gekoppelt sind, dass die Probeflüssigkeit auf konstanter Temperatur gehalten und dass der Film der zweiten Flüssigkeit zur Steuerung des Lichtes des optischen Systems herangezogen wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Probeflüssigkeit (2) und der Film der zweiten Flüssigkeit (6) durch Dampfphasenosmose gekoppelt sind, dass die Probeflüssigkeit auf konstanter Temperatur gehalten und dass der mit der zweiten Flüssigkeit durch Wärmeleitung gekoppelte Film der dritten Flüssigkeit (5) zur Steuerung des Lichtes des optischen Systems herangezogen wird.

3. Verfahren nach Patentanspruch I oder einem der Unteransprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Probeflüssigkeit (2) in Form eines dünnen Filmes ausgebreitet wird.

4. Verfahren nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Film der Probeflüssigkeit (2) einerseits durch Wärmeleitung mit dem Film der dritten Flüssigkeit (5) und anderseits durch Dampfphasenosmose mit dem Film der zweiten Flüssigkeit (6) gekoppelt ist, dass der Film der dritten Flüssigkeit zur Steuerung des Lichtes des optischen Systems herangezogen wird und dass der Film der zweiten Flüssigkeit auf konstanter Temperatur gehalten wird.

5. Verfahren nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Film der Probeflüssigkeit (2) durch Wärmeleitung mit dem Film der dritten Flüssigkeit (5) gekoppelt ist und dass der Film der dritten Flüssigkeit zur Steuerung des Lichtes des optischen Systems herangezogen wird.

6. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden thermisch gekoppelten Flüssigkeiten eine Rasterblende (15) angeordnet wird, deren Periode grösser ist als der senkrechte Abstand der beiden Flüssigkeitsfilme.

PATENTANSPRUCH II Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch zumindest einen flächigen Träger (4), welcher so im Strahlengang des optischen Systems angeordnet ist, dass ein darauf ausgebreiteter Flüssigkeitsfilm die Lichtsteuerschicht dieses Systems bildet.

UNTERANSPRÜCHE 7. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der die Lichtsteuerschicht bildende Flüssigkeitsfilm durch einen niederviskosen Kohlenwasserstoff mit einer Viskosität von 0,4-1 Centipoise gebildet ist.

8. Vorrichtung nach Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System durch eine Schlieren- oder Phasenkontrastoptik (16-21) gebildet ist.

9. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der die Lichtsteuerschicht bildende Flüssigkeitsfilm durch flüssige Kristalle, vorzugsweise solche des nematogencholesterinischen Typs gebildet ist.

10. Vorrichtung nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System im wesentlichen aus einer Lichtquelle (16), einem vorzugsweise durch einen lichtelektrischen Wandler (23) gebildeten Empfänger für das von der Lichtsteuerschicht reflektierte Licht und aus einem Strahlengang vor dem Empfänger angeordneten Filterrad (24) besteht.

11. Vorrichtung nach Patentanspruch II, gekennzeichnet durch Mittel zur Aufbringung der Probeflüssigkeit in Form eines Films (2) auf der dem Flüssigkeitsfilm der Lichtsteuerschicht abgewandten Seite des Trägers (4).

12. Vorrichtung nach Patentanspruch II, gekennzeichnet durch einen Probenträger (1), welcher vom Träger (4) der Lichtsteuerschicht (5) durch einen Gasspalt (3) getrennt ist, sowie durch Mittel zur Bildung eines Films der Probeflüssigkeit auf dem Probenträger.

13. Vorrichtung nach Unteranspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem Probenträger (1) zugewandten Seite des Trägers (4) der Lichtsteuerschicht (5) der Film der zweiten Flüssigkeit (6) ausgebreitet ist.

14. Vorrichtung nach Unteranspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (4) der Lichtsteuerschicht aus einer Platte aus durchsichtigem Material, vorzugsweise aus einem Polyester, Metacrylat oder Epoxyharz besteht.

15. Vorrichtung nach Unteranspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (4) der Lichtsteuerschicht durch eine dünne Membran gebildet ist.

16. Vorrichtung nach Unteranspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran frei aufgespannt ist.

17. Vorrichtung nach Unteranspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Membran in der Grössenordnung von 10-4 cm liegt und insbesondere 2 10-4 cm bis 8 10-4 cm beträgt.

18. Vorrichtung nach Unteranspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran aus einem schlecht wärmeleitenden Stoff, vorzugsweise aus einem glas- oder keramikartigen Werkstoff oder aus Kunststoff besteht.

19. Vorrichtung nach Unteranspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran auf der die Lichtsteuerschicht (5) tragenden Fläche verspiegelt ist.

20. Vorrichtung nach Unteranspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Probenträger (1) durch eine drehbare Scheibe gebildet ist.

21. Vorrichtung nach Unteranspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Bildung des Films der Probeflüssigkeit (2) aus einem Probenauftragsrakel (8) bestehen.

22. Vorrichtung nach Unter anspruch 21, gekennzeichnet

durch eine Abstreifvorrichtung (9) zum Abstreifen von unter suchter Probeflüssigkeit (2) vom Probenträger (1) und durch eine Reinigungs- und Trocknungsvorrichtung (10) für den Probenträger.

23. Vorrichtung nach Unteranspruch 12, gekennzeichnet durch eine Membran als Probenträger (1) und ein mehrkanaliges Probeauftragsrakel (8) zum gleichzeitigen Auftragen mehrerer Probeflüssigkeiten (2, 2', 2") auf den Probenträger.

24. Vorrichtung nach Unteranspruch 12, dadurch gekenn zeichnet, dass der Probenträger (1) durch ein von Rollen (11, 12) antreibbares Band gebildet ist.

25. Vorrichtung nach Unteranspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Probenträgers (1) Wellungen aufweist.

26. Vorrichtung nach Patentanspruch II oder einem der Unteransprüche 7-25, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Probenträger (1) und der Träger (4) für die Lichtsteuerschicht (5) von einem gasdichten Behälter (22) umgeben sind.