近紫外吸收光谱仪和使用该光谱仪的方法

具体实施方式

为了自动、连续并且高灵敏度地直接测量/监测quats的浓度，本发明使用光谱仪测量在近UV(380-200nm波长)范围内quats的吸收性质。紫外(UV)辐射被细分成近UV(380-200nm波长)和极短或真空UV(200-10nm)。当考虑UV辐射对人体健康和环境的影响时，UV波长的范围通常被细分成UVA(380-315nm)，也称为长波或“黑光”；UVB(315-280nm)，也称为中波；和UVC(<280nm)，也称为短波或“杀菌的”。本发明的近UV光谱仪的设计使得能够测量感兴趣的斑点，比如quats的独特/标志性近UV光谱。

图1表示本发明的紫外光谱仪的实施例的方框图。紫外光谱仪1000(尺寸为60mm×35mm×180mm)具有控制器1，包括具有灯电源7A的紫外光源7、分析池9、UV波长选择器10的传感器单元。紫外光源7发出光线透过具有供测试的溶液，比如消毒溶液的分析池。紫外光源7可以是气体放电灯，比如汞灯，氘灯，金属蒸汽放电灯，或者在200nm-320nm的波长范围内发光的一个或多个发光二极管。最好，紫外光源7可以是主线(main line)大约位于254nm的低压汞灯(BHK Inc，Claremont CA的型号SCD70-9025-01)或者诸如氪气体放电灯(Hile Controls in Florida的Part No.002405-002)之类的UV灯。发光二极管(Photon Systems，Inc.，Covina，CA的型号UVLED-255)可被用作光源。可选的，使用额外的紫外检测器7B来监测紫外光源7的强度。

分析池9可以是样本池，流动池或开放(open path)池。紫外(UV)选择器10具有UV阵列检测器10-1和光学聚焦装置8，光学聚焦装置8包括刻线式衍射光栅或者全息衍射光栅，或者可变波长线性干涉滤光片或者几个干涉滤光片。控制器1包括在控制器单元中，所述控制器单元将来自UV阵列检测器10-1的输出信号变换成在200nm-320nm范围中的两个或更多波长的吸收值或光强度。通过计算从约230nmn到约320nm的两个或更多波长的吸收值方面的差异，得到消毒溶液中的杀菌剂或清洁剂的实际浓度。控制器单元还包括电源2，存储器3，显示器4，键盘5和可选的通信装置6。电源2可以是电池，来自挂壁式变压器的直流(DC)电或者交流电，例如，9V，400mA。UV阵列检测器10-1可包括UV光电二极管，UV光电倍增器，CCD阵列或者光电二极管阵列。

图2表示(清洁剂浓度为0的)溶液中从50ppm到400ppm的Ecolab Inc.(St.Paul，Minnesota)的OASIS 146 MULTI-QUATSANITIZER的吸收光谱的示例。OASIS 146是烷基二甲基苄基氯化铵和二烷基二甲基氯化铵的混合物。所述烷基单元指的是从8到20个碳单位变化的碳链。Oasis 146 quat用于对抗绿脓杆菌，金黄色葡萄球菌和猪霍乱沙门氏菌。图3表示相同浓度100ppm的OASIS 146MULTI-QUAT的吸收光谱变化(位于230nm波长的最小位置的漂移)，所述OASIS146MULTI-QUAT具有不同浓度的Ecolab Inc.的Pan Max Ultra Liquid Dish Detergent#19270。

图4表示利用在从220nm到245nm的范围中的吸收最小值的位置得到样本中的清洁剂的百分率。图4中的校准曲线的数学公式如下：

y＝178.16·x-14.608·x²+0.5726·x³-0.0081·x⁴

其中

x＝(最小值的位置，nm-230nm)

图4上的％是用％表示的清洁剂与消毒剂的比值，而不是浓度的％。例如，1ppm的清洁剂和100ppm的消毒剂将得到1％的比值。作为另一示例，2ppm的清洁剂和200ppm的消毒剂将得到相同的1％的比值和吸收最小值的相同位置。

本发明利用包括下述步骤的方法测量抗菌、清洁、润滑或农药溶液中化学物品的实际浓度：(1)提供具有样本室的紫外光谱仪，其中紫外光谱仪包含发出波长从约200纳米到约320纳米的通过具有消毒溶液的小池的光线的紫外光源，样本室，具有检测器的紫外光色散系统，将来自UV检测器的输出信号变换成对于从约200纳米到约320纳米的两个或更多波长的吸收值或光密度的控制器；(2)提供包含化学物品的液体或气体介质，其中所述化学物品是产生所需的抗菌、清洁、农药或润滑作用的一种或多种药剂；(3)使用紫外光谱仪测量从约200纳米到约320纳米的两个或更多波长的吸收光谱；(4)程控控制器计算对于从约200纳米到约320纳米的两个或更多波长的吸收值，即光密度的差值；(5)利用计算的对于从约200纳米到约320纳米的两个或更多波长的吸收值的差值，以及关于已知浓度的药剂得到的校准常数，确定抗菌剂、表面活性剂、农药或润滑剂的实际浓度。例如，当使用汞灯时，可根据下面的方程式评估样本浓度C_quat：

C_quat＝2852·Z(s)·(1-0.042·Z(s)²)

Z(s)＝(D₂₅₄(s)-2.62·D₂₈₀(s)+1.62·D₂₉₆(s))

$D_{254}\left(s\right)=\log \left(\frac{U_{254}\left(0\right)}{U_{254}\left(s\right)}\right)$是254纳米波长下的光密度。

$D_{280}\left(s\right)=\log \left(\frac{U_{280}\left(0\right)}{U_{280}\left(s\right)}\right)$是280纳米波长下的光密度。

$D_{296}\left(s\right)=\log \left(\frac{U_{296}\left(0\right)}{U_{296}\left(s\right)}\right)$是296纳米波长下的光密度。

U₂₅₄(0)，U₂₈₀(0)和U₂₉₆(0)是在零位调整期间，在254纳米、280纳米和296纳米波长下紫外线信号的强度，U₂₅₄(s)，U₂₈₀(s)和U₂₉₆(s)是在测量样本溶液期间，在254纳米、280纳米和296纳米波长下紫外线信号的强度。

对于氪灯或氘灯，最佳方程式如下所示

C_quat＝2450·(D₂₅₉(s)-D₂₇₅(s)

其中C_quat是化学物品的实际浓度，$D_{259}\left(s\right)=\log \left(\frac{U_{259}\left(0\right)}{U_{259}\left(s\right)}\right)$是在259纳米波长下的光密度，$D_{275}\left(s\right)=\log \left(\frac{U_{275}\left(0\right)}{U_{275}\left(s\right)}\right)$是在275纳米波长下的光密度，U₂₅₉(0)和U₂₇₅(0)--零位调整期间，在259纳米和275纳米波长下紫外线信号的强度，U₂₅₉(s)和U₂₇₅(s)--测量样本期间，在259纳米和275纳米波长下紫外线信号的强度。在一些实施例中，可以使用另一组波长，例如260纳米和264纳米。只是出于举例说明的目的表示了两个或三个波长方程式。氪灯、氘灯或另一宽波段UV光源可用于从约220纳米到约320纳米的UV范围中的吸收数据。从220纳米到270纳米范围中的吸收率表现出QUAT吸收率方面的特定峰值(图2)，从约270纳米到约320纳米的范围允许评估用于从测量结果中减去背景评估值的背景线的位置，以便从QUAT测量中消除浊度或其它组分的影响。

图5表示本发明的手持式紫外光谱仪1000的第一实施例的透视图。紫外光谱仪1000包括外壳11，具有显示光谱仪状态、最后测量的结果和当前选择的校准的显示器13的盖子12，“START”按钮14，“ZERO”按钮15，UV光束的输出窗口16，以及分析区17。“START”按钮14被按下，每次新的按压将进行新的测量。按下并保持“START”按钮14会关闭紫外光谱仪1000。“ZERO”按钮15被按下以改变校准。紫外光谱仪1000在存储器中具有几种不同的校准，每种校准包括测量对于包含QUAT的特定产品的UV吸收率。例如，两种产品Oasis144和Oasis 146具有不同的成分组成和成分浓度。紫外光谱仪1000能够被编程测量260纳米和264纳米的UV信号，并使用相同的方程式计算浓度。$C_{\mathrm{quat}}=A_i·(\log \left(\frac{U_{260}\left(s\right)}{U_{260}\left(0\right)}\right)-\log \left(\frac{U_{264}\left(s\right)}{U_{264}\left(0\right)}\right)),$其中U₂₆₀(s)，U₂₆₄(s)是测量期间的UV信号，U₂₆₀(0)，U₂₆₄(0)是零位调整期间的UV信号。A_i是保存在存储器中的校准常数。对于Oasis 144来说，A_i＝A₁₄₄＝1794，对于Oasis 146来说，A_i＝A₁₄₆＝4500。按下并保持“ZERO”按钮15启动紫外光谱仪1000零位调整。对于零位调整来说，紫外光谱仪1000应被放入水中，以便关于设计的光谱仪范围中的所有波长，测量紫外线信号的初始强度水平，随后将其保存在存储器中。

图6表示本发明的紫外光谱仪1000的另一透视图，图6表示了用于接收出自输出窗口16并越过分析区17的UV光束的输入窗口18，用于更换电池的维修螺丝19，以及用于在出厂校准期间松开盖子的安全螺丝20。

图7表示本发明的紫外光谱仪1000的横截面图。在外壳11内，存在印刷电路板21，三个AA电池22，电池托架23，焊接到印刷电路板21上的电池接点24，第一圆柱体25，第二圆柱体26，以及UV波长选择器34。图8表示印刷电路板21的第二圆柱体一侧，图9表示印刷电路板21的第一圆柱体一侧。

第一圆柱体2容纳第一棱镜27和UV光源7。第一棱镜27具有带两个端面的圆柱体形状。在一侧，端面垂直于圆柱轴。另一端面(斜边)倾斜45°。该端面被抛光并镀铝。第一棱镜27使其斜边面朝上。使第一圆柱体25与电源52隔绝，电源52通过连接第一圆柱体25和屏蔽板54的接地线53向光源7供电，屏蔽板54被焊接以便在位置54接地。电源52(图10)容纳在金属屏蔽板52-1(图9)中，向光源7供电。图9还表示了连接显示器13与印刷电路板21的显示器连接器49，都焊接到印刷电路板21上的控制器芯片50和存储器芯片51。如图8-9中所示，第一圆柱体25放入一对圆柱体固定器31中，所述一对圆柱体固定器31利用圆柱体固定器螺丝32被组装在印刷电路板21上。形成螺纹孔33，以便将螺丝32组装到印刷电路板21上。

第二圆柱体26容纳第二棱镜57(形状与第一棱镜27相同)，透镜28-1、28-2，第一隔离物29(外径8mm，内径7mm，长度18mm的圆管)，第二隔离物30(外径8mm，内径7mm，长度5mm的圆管)。透镜28-1，第一隔离物29，透镜28-2和第二隔离物30顺序沿第二圆柱体26的轴线排成直线。如图8-9中所示，第二圆柱体26放入另一对圆柱体固定器31中，所述另一对圆柱体固定器31也利用其它圆柱体固定器螺丝32被组装到印刷电路板21上。第二圆柱体26与光谱仪框架35连接，光谱仪框架35具有覆盖于其上的光谱仪盖板48以及波长调节螺丝40。图8还显示了电池托架23，连接电池22和印刷电路板21的三个电池接点24。

UV波长选择器34包括入射狭缝36，球面镜37(尺寸14mm×14mm)，衍射光栅38(尺寸12.7mm×12.7mm，Edmund Optics，Inc.，Barrington，NJ生产的NT43-750型)，以及检测器阵列39(包括128个元件，尺寸10.3mm×15.3mm，Melexis MicroelectronicsSystem，Concord，NH生产的MLX90255-BAR型)。入射狭缝36也对称地与第二圆柱体26的轴线对准。检测器阵列39的接收面被布置成垂直于第二圆柱体26的轴线。球面镜37的中心与第二圆柱体26的轴线对准，而其底部被布置成与第二圆柱体26的轴线成20°角。衍射光栅38的中心对应于球面镜37的中心，以致衍射光栅38在不同的角度下反射不同波长的UV光，从而在检测器阵列39上形成线性光谱。检测器阵列39中心对应于衍射光栅38的中心，以便将从220纳米到360纳米的UV波长定位于检测器阵列39上。UV光从光源58发出，由透镜28-3聚焦，由第一棱镜27反射，随后通过输出窗口16，分析区17，输入窗口18，随后由第二棱镜57反射，从而通过第一隔离物30，透镜28-1，第二隔离物29，透镜28-2，随后进入UV波长选择器34。在UV波长选择器34内，UV光通过长2-5mm，宽0.05的入射狭缝36，随后被球面镜37反射到衍射光栅38，以便衍射到检测器阵列39。通过从外部调整调节螺丝40，衍射光栅38的角度位置被改变。衍射光栅38的微小旋转改变UV波长在检测器阵列39上的位置，从而影响检测器阵列39的读出。透镜28-1和透镜28-2被加工成不同的形状。透镜28-1在入射狭缝26上产生光源的图像，透镜28-2在球面镜37上产生透镜28-1的图像。

图7还显示盖子12的橡胶垫圈41与外壳11的盖板12紧密配合，以保证电池和盖子12中的接点弹簧之间的恰当接触。显示器13包括显示板43，三个电池弹簧接点61，两个按钮44(分别用于接收来自“START”按钮14和“ZERO”按钮15的压力)，LCD屏45，显示窗口46和保护板47。

图10A表示本发明的紫外光谱仪1000的另一横截面图。图10A还表示了用于更换电池的维修螺丝19，用于在出厂校准期间松开盖子12的安全螺丝20，用于收集来自UV灯58的光线并将其聚焦到分析区17中的透镜28-3，第三隔离物55(直径8mm，长度18mm的圆管)，第四隔离物56(直径8mm，长度13mm的圆管)，UV灯58，用于将UV色散系统34组装到印刷电路板21上的组装螺丝59，以及显示线缆60。UV灯58可以是气体放电UV汞灯，或者氘灯(HeraeusNoblelight LLC，Duluth，GA的DTM 6/10型)，或者脉冲氙灯。

图10B表示本发明的紫外光谱仪1000的另一实施例的横截面图。代替屏蔽的电源52和UV灯58，使用UV LED-255。它被放置在第三隔离物25-2中，第三隔离物25-2被固定在第一圆柱体55-2内。在每次测量期间，UV LED只工作5-10秒，随后被关闭以增大其寿命。作为UV光源，UV LED比气体放电UV汞灯更便利，因为它在低电压下工作，消耗的功率小于0.2瓦，并且允许提高信噪比的高频调制。

图11A表示本发明的紫外光谱仪1000的顶视图。显示器13显示“Oasis 146 155ppm”。在盖子12上，在“START”按钮14的上下方印刷有“MEASURE”和“START”，在“ZERO”按钮15的上下方印刷有“CALIBR”和“ZERO”。通过松开维修螺丝19，盖子12内的一对保护板锁定件64能够沿着外壳11的盖板42上的一对对应盖板滑动槽63滑动，以致盖子12能够被移动打开，以便更换电池22，如图11B中所示。通过松开安全螺丝20，盖子12内的保护板锁定件64能够滑出外壳11的盖板42上的盖板滑动槽63，以致能够从外壳11完全打开盖子12，如图11C中所示。在出厂组装之后用柔软的硅化合物盖住安全螺丝20，以便只允许经过授权的厂家修理。在开启盖子的过程中，显示线缆60保持被连接状态。图11C还显示用于将盖板42固定在外壳11上的一对盖板螺丝62，以及盖板42上的容纳穿过盖板42的显示线缆60的开口。

图12显示盖子12的内侧，包括显示线缆60，电池弹簧接点61，一对保护板锁定件64，用于保护板47的组装螺丝66，用于维修螺丝19的螺纹孔67，用于显示线缆60的开口68，用于电池弹簧接点61的开口69。图12B表示保护板47的透视图。图12C表示从包括显示板43，瞬时按钮44，LCD屏幕45，显示线缆60，以及将与图9中的印刷电路板21上的连接器49连接的线缆连接器70的顶部的显示板43的透视图。图12D表示显示板43的另一侧。

图13表示本发明的手持式紫外光谱仪1000的第二实施例，它具有用于散射测量的附加检测器。图13A-B显示布置在外壳11内的第一圆柱体25和第二圆柱体26之间的用于散射测量的第二UV检测器71。UV检测器71布置在第三窗口72上方，第三窗口72在位于UV传输路径上的输出窗口16和输入窗口18之间的分析区17的正上方，从而接收来自分析区17的散射辐射。本实施例测试样本溶液的浊度，从而补偿浊度对消毒剂检测结果的影响。补偿的浓度值Ccomp可用下面的方程式计算：

C_comp＝C_meas-K_t·U_t(s)

C_meas是未补偿的输出浓度值。U_t(s)是在未知样本的测量期间的浊度通道输出(来自UV检测器71的放大信号)。

$K_t=\frac{C_{\mathrm{meas}}\left(T_{\mathrm{st}}\right)}{U_t\left(T_{\mathrm{st}}\right)}$是补偿系数，其中C_meas(T_st)是未被补偿的输出浓度值，U_t(T_st)是当校准溶液的浊度为T_st，消毒剂浓度为0时，在校准期间浊度通道的输出。通常，消毒溶液的浊度不会超过10 NTU。应利用浊度从1 NTU-10 NTU的标准浊度溶液，分别地对于每个光谱仪得到补偿系数K_t。

所述实施例允许补偿浊度影响，还允许设置由于过度污染，相关的浊度水平较高，而应放弃消毒溶液的触发点。通常广泛采用的浊度测量标准规范有两种：国际标准ISO 7027(Waterquality-Determination of Turbidity，International Standard，ThirdEdition，1999-12-15)和USEPA 180.1(Nephelometric Method 2130B，Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater，1989)。这两种方法都测量相对于入射光的光路以90°散射的光的强度。例如，在美国专利No.6836332描述了一种测试浊度的方法，该专利作为参考包含于此。

图14表示本发明的手持式紫外光谱仪1000的第三实施例，该实施例在UV分离系统34中应用线性可变波长UV滤光器76(尺寸10mm×50mm，Ocean Optics，Inc.，Dunedin，FL生产的型号LVF-UV-HL(230-500nm))。该实施例用平面镜74，散光镜(环形镜)75，可变波长UV滤光器76，一对UV滤光器底座77，线性检测器阵列78和入射光阑79代替图7中的入射狭缝36，球面镜37，衍射光栅38和检测器阵列39。两个UV滤光器底座77将可变波长UV滤光器76组装在印刷电路板21上。入射光阑79对称地与第二圆柱体26的轴线对准。线性检测器阵列78的接收面被布置成与第二圆柱体26的轴线垂直。平面镜74的中心与第二圆柱体26的轴线对准，而其底部被布置成偏离第二圆柱体26的轴线20°。散光/环形镜75的中心对应于平面镜74的中心，以致平面镜74将UV光从入射光阑79引导到散光镜(环形镜)75，散光镜(环形镜)75将来自圆形入射光阑的光线变换成线性检测器阵列78的感光面上的直线(line)。线性检测器78的中心对应于散光/环形镜75的中心，以致UV光通过线性可变波长UV滤光器76，到达线性检测器阵列78。可变波长UV滤光器76具有从230纳米-320纳米的波长范围和接近20纳米的带通。

UV光从光源7发出，由透镜28-3聚焦，并由棱镜27反射，随后通过输出容器16，分析区17和输入窗口18，之后被第二棱镜57反射，从而通过第一隔离物30，透镜28-1，第二隔离物29，透镜28-2，随后进入UV波长选择器34，与图7中所示的实施例一样。在UV波长选择器34内，UV光通过开口直径3mm的入射光阑79，随后被平面镜74(尺寸14mm×14mm)反射到面对可变波长UV滤光器76，从而面对线性检测器阵列78(等同于图7中的检测器阵列)的散光/环形镜75(尺寸25mm×14mm的环形，在平行于印刷电路板的平面中，曲率半径接近70mm，在垂直平面中，曲率半径接近23mm)。通过从外部调整调节螺丝40，散光/环形镜75的位置被改变，从而影响将UV光聚焦在线性检测器阵列78的表面上。

图15表示手持式紫外光谱仪1000的第三实施例。第三实施例用不透光的壁81，正透镜82，四个滤光器(尺寸12.7mm，由LambdaResearch Optics，Inc.，Costa Mesa，CA生产)，以及五个UV检测器(尺寸9.1mm，由Photonic Detector Inc.，Camarillo，CA生产的型号PDU-C105-Q)，代替图14中的平面镜74、散光镜(环形镜)75、可变波长UV滤光器76、一对UV滤光器底座77以及线性检测器78。四个滤光器包括45°角的在288nm下具有最大透射的第一滤光器83，45°角的在296nm下具有最大透射的第二滤光器85，45°角的在312.5nm下具有最大透射的第三滤光器87，以及45°角的在365nm下具有最大透射的第四滤光器89。每个滤光器可以是干涉滤光器，所述干涉滤光器具有放在两个半反射涂层之间的薄的透明隔离物，以便利用多次反射和干涉来选择窄的频带。五个UV检测器包括用于测量288nm下的UV强度的第一UV检测器84，用于测量296nm下的UV强度的第二UV检测器86，用于测量312.5nm下的UV强度的第三UV检测器88，用于测量365nm下的UV强度的第四UV检测器90，以及用于测量254nm下的UV强度的第五UV检测器91。

第一滤光器83的中心与第二圆柱体26的轴线对准，而第一滤光器83的主体被布置成偏离第二圆柱体26的轴线45°。第二滤光器85被布置成与第一滤光器83平行，其中心对应于第一滤光器83的中心。正透镜82的主体被布置成垂直于第二圆柱体26的轴线，其中心对应于第二滤光器85的中心。第三滤光器87被布置成与第二滤光器85垂直，其中心对应于第二滤光器85以及正透镜82的中心。第四滤光器89被布置成与第三滤光器87平行，其中心对应于第三滤光器87的中心。四个滤光器和正透镜82由不透明壁支承，以保持相对位置。五个UV检测器被布置成与相应的滤光器成45°角，其中心对应于相应滤光器的中心。

在UV波长选择器80内，UV光通过入射光阑79，如图14中一样，随后部分透过第一滤光器83到达第一UV检测器84，部分被反射到第二滤光器85。到达第二滤光器85的UV光随后部分透过第二滤光器85到达第二UV检测器86，部分被反射到第三滤光器87。第二滤光器85反射的UV光通过正透镜82被聚焦到检测器91。UV光到达第三滤光器87，随后部分透过第三滤光器87到达第三UV检测器88，部分被反射到第四滤光器89。UV光到达第四滤光器89，随后部分透过第四滤光器89到达第四检测器90，部分被反射到第五光学检测器91。对于不同的光电二极管来说，来自光学检测器的输出信号是不同的，因为光源中强度分布不均匀。每个光源具有各自的前置放大器，各种放大视来自特定检测器的信号电平而定。光学检测器可以是商业上可得到的光电二极管。

图15的实施例的组件比图14的实施例多，不过成本较低，因为光电二极管比线性检测器阵列78便宜。另外，光电二极管和滤光器比图14中的组件更易于相互定向。不过，光电二极管和滤光器只是对于特定的样本溶液相互定向。图15的实施例不能如图7和14的实施例那样适合于其它样本溶液。对于待分析的不同成分，组装一组特定的滤光器。具有光电二极管和滤光器的实施例变型的总精度和灵敏度比图14中描述的实施例高5-10倍，传感器能够和低强度的UV光源一起工作。这是可能的，因为入射光阑79和光学检测器84、86、88、90、91的敏感区可为几个平方毫米，其中入射狭缝36和检测器阵列39或78的一个对应元件通常小于0.5平方毫米。

图16表示本发明的手持式紫外光谱仪1000的第四实施例，本实施例应用离轴抛物面反射镜作为第一和第二圆柱体25、26中的聚焦装置。本实施例分别用第一抛物面反射镜92和第二抛物面反射镜93代替图7中的第一和第二棱镜27、57，并且分别用第一平面窗口94和第二平面窗口95代替图7中的输入窗口16和输出窗口18。在本实施例中也不需要三个正透镜28-1、28-2、28-3(示于图7、图10和图14中)和隔离物30、29、55、56(示于图7和图10中)。这使得实现本实施例的光学器件和机制更便宜。本实施例组装更容易，因为离轴抛物面反射镜92和93能够永久地粘结到圆柱体26和26中。其调整更容易，因为带有第二离轴抛物面反射镜93的圆柱体26可被旋转，直到获得最大信号为止，并且随后能够被圆柱体固定器31固定。

图17A表示本发明的两件式紫外光谱仪2000的透视图。所述两件式实施例具有壁式安装控制器单元99和浸入传感器单元107。壁式安装控制器单元99包括用作与图11中描述的手持式紫外光谱仪的对应组件类似的显示器100，“START”按钮100，以及“ZERO”按钮102。壁式安装控制器单元99还包括电源连接器103，RS-232连接器104，传感器连接器105和与传感器单元107连接的传感器线缆106。不同于图7中描述的具有输入窗口16和输出窗口18的手持式紫外光谱仪，传感器单元107只具有输入窗口108，而UV光源被浸入消毒室109中的消毒液110中，如图17B中所示。图17B表示结合化学消毒和UV消毒的消毒系统。在本实施例中，UV光源不仅用于测试消毒液110中的清洁剂残余量，而且用于杀灭消毒液110的微生物，比如细菌。在系统2000中，安装在消毒室109的侧壁上的带有UV灯的石英套筒的组合件111供给UV光。在顶灯和输入窗口108之间留出10mm-30mm的距离115，以保留分析区114。消毒室109具有保护用户免受危险的UV辐射的盖子113。盖子113具有供线缆106和促动器112之用的密封开口。促动器112便于在测量过程中，安全地将零位调整室转入转出分析区114，而不打开盖子113。UV灯111产生高水平的UV辐射，以致在没有足够防护的情况下不能使用UV灯111。

UV能量穿透外部细胞壁，通过细胞体，破坏细胞的DNA，阻止复制。UV处理不会对水的化学性质产生改变；除了能量之外什么也不会增加。灭菌的微生物不从水中被除去。UV消毒不会除去水中的溶解有机物、无机物或者微粒。紫外辐射的灭活度直接与对水施加的UV剂量有关。所述剂量(UV光强度和暴露时间的乘积)是以每平方厘米的微瓦秒(μws/cm²)为单位测量的。多数UV单位被设计成在一年的连续操作之后提供大于30000μws/cm²的剂量。注意UV不会有效地消毒有些生物(多数真菌，原生动物及蓝氏贾第鞭毛虫和隐孢子虫的孢囊)，因为它们需要更大的剂量。

图17C表示传感器单元107的横截面图。传感器单元107包括传感器外壳116，传感器盖子117，UV光束输入窗108，应变消除装置(strain relief)120，传感器线缆106，环氧配合件(fitter)122，O形环123，螺丝124，橡胶塞125，传感器印刷电路板126，UV波长分离系统127，波长调节螺丝132，用于安装螺丝的螺纹孔133。UV波长分离系统127类似于图7中的UV波长分离系统34，包括入射狭缝128，限制视角的光阑129，全息衍射光栅130，平面镜131和检测器阵列134。UV灯137位于其中的石英套筒136被置于输入窗口108下方，以保留分析区114。

图17D表示正在进行利用蒸馏水的定期零位调整进程的系统2000。在每次清洗进程之后进行定期零位调整进程。首先通过管子152使零位调整室139充满水，用零位调整室插塞141堵住零位调整室139，随后用安装托架153固定零位调整室139，不过允许转动。在零位调整进程中，零位调整室可随着促动器112在石英套筒136和传感器单元107之间的位置转动。零位调整室139具有柔性侧壁，以使其尺寸适应石英套筒136和传感器单元107之间的实际尺寸。零位调整室139具有一对直径从10mm到25mm的光学窗口140。来自UV灯137的UV光通过蒸馏水到达狭缝128。所有波长的信号被测量并保存在存储器中，以便计算测量期间的光学密度。随后将零位调整室139转出分析区114。

紫外光谱仪能够外部传送和接收数据，并且可以远程控制。紫外光谱仪可附属于用于控制混合、分配或释放表面活性剂，抗菌剂，杀虫剂或润滑剂到表面上或者空气中的工具或施放装置。

本发明可用于控制化学物品的混合、分配或应用，以制备并将清洁、抗菌、润滑或杀虫成分分配到表面上或者空气中。

本发明可用于根据测量的表面活性剂，抗菌剂，杀虫剂或润滑剂的浓度(或其缺失)中断或终止混合器，分配器或者施放器的操作。

本发明可用于监测清洁、抗菌、杀虫或者润滑过程，以确定所述试剂是否存在于所述过程中或者从所述过程中被除去。

本发明可用于为安全起见，在混合、生产、包装、运输(卡车、轮船、飞机、小汽车)和存储区中测量或监测清洁、抗菌、杀虫或润滑化学物品、组合物和产品。

本发明可用于测量或监测处理和冷却水(包括但不限于：冷却塔、水槽、纸浆和纸张加工、石油钻探)中的表面活性剂或抗菌剂。

本发明可用于监测排放物和废水中的表面活性剂或抗菌剂，所述排放物和废水包括(但不限于)源自车辆清洗、食品和饮料加工、洗衣店、器皿清洗、表面清洁、水池消毒、飞机卫生间处理、无菌包装的排放物和废水。

本发明可用于测量或监测饮用水，包括(但不限于)市政水处理和供水系统，水管线路，瓶装水，齿状线路的饮用水中的表面活性剂或者抗菌剂。

本发明可用于测量或监测液相或气相中的抗菌剂，以便调整或适应。

本发明可用于评估或监测清洁、抗菌、杀虫或润滑组合物中的成分的兼容性，或者与包装材料的材料相容性。

本发明可用于测量或监测工艺中表面活性剂，抗菌剂，杀虫菌或润滑剂的浓度作为输出分量(out of product)指示符。

本发明可用于通过测量或监测表面活性剂或抗菌剂的浓度的变化，监测清洁或抗菌过程。

本发明可用于测量或监测流动水体和静止水体(包括但不限于：湖、水库、河流和小溪，池塘，矿泉，喷泉，再生水)中表面活性剂、抗菌剂、杀虫剂或润滑剂的浓度。

本发明可用于在用在液相和气相分离和净化中的过滤膜的清洁和抗菌处理中，测量或监测表面活性剂或抗菌剂，所述过滤膜包括但不限于：乳制品加工、渗析、废水处理，淤泥处理，水净化，气体的净化和分离中使用的那些过滤膜。

本发明可用于测量或监测抗菌剂在食品、食品接触面和非食品接触面上的施用。

本发明可用于测量和监测润滑剂对表面的施用。

本发明可用于测量和监测表面活性剂或抗菌剂对无菌包装的施用。

上面说明了本发明的原理、优选实施例和操作模式。不过，意图保护的本发明并不局限于公开的特殊实施例。这里说明的实施例是对本发明的举例说明，而不是对本发明的限制。在不脱离本发明的精神的情况下，可以做出各种变化和改变，并且可以采用等同的方案。因此，应当包含落入权利要求中限定的本发明的精神和范围内的所有这样的变化、改变和等同物。