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Verfahren und Vorrichtung zum Dosieren von Strahlungsenergiemengen.
Mit bereits bekannten Verfahren zum Dosieren von Strahlungsenergiemengen, bei denen von Absorptionsänderungen in einem lichtempfindlichen Stoff Gebrauch gemacht wird, lässt sich in der Praxis nur dann ein gutes Ergebnis erzielen, wenn die Strahlungsquelle ziemlich konstant ist.
Es ist nun gefunden worden, dass man eine vorzügliche Strahlungsdosierung erhält, wenn man gleichzeitig mit dem System, dessen Bestrahlung dosiert werden soll, eine Schicht einer lichtempfindlichen Diazoverbindung, die für bestimmte Strahlen ein grosses Absorptionsvermögen zu Beginn der Bestrahlung besitzen soll, mitbestrahlt, das nach Aufnahme einer gewissen Strahlungsdosis auftretende Durchbrechen der obengenannten bestimmten Strahlen (Durchbrechstrahlen) durch die Schicht feststellt und die Dosierung auf Grund dieser Feststellung vornimmt. Die Erscheinung der plötzlichen Änderung des Absorptionsvermögens für die bestimmten Strahlen (in den Unterlagen mit Durchbrechen"bezeichnet) kann auf viele Weisen ziemlich genau festgestellt werden, u. zw. mittels derselben Strahlen (Durchbrechstrahlen).
Andere Strahlen können, sofern sie bei der Feststellung störend auftreten, mittels optischer Filter völlig oder in erheblichem Masse unterdrückt werden.
Unter Diazoverbindungen sind ganz allgemein Verbindungen mit einer Diazogruppe, also auch z. B. Diazosulfonsäuren, Diazosulfonate u. dgl. zu verstehen ; die Verbindungen können in beliebiger Weise in einer "Schicht" untergebracht sein, z. B. in einer Lösung in oder auf einem Blatt.
Die Bestrahlungsdosis kann also-und dies ist ein besonderer Vorteil der Erfindungunmittelbar bestimmt werden, d. h. ohne die Bestrahlungsintensität oder-dauer dabei in Betracht zu ziehen. Die Dosis wird durch den Anfang der Bestrahlung und das Durchbrechen der Durchbrechstrahlen begrenzt.
Das Feststellen des Durchbrechen kann gemäss der Erfindung sowohl durch unmittelbare Beobachtung mit dem Auge als auch in anderer Weise, z. B. auf elektrischem, vorzugsweise photoelektrischem Wege geschehen. Im letzteren Fall kann das Feststellen des Durchbrechen mit Vorteil durch Betätigung einer selbsttätig arbeitenden Schaltvorrichtung geschehen, welche dann die Beendung der Bestrahlung herbeiführt.
Wenn die Durchbrechstrahlen im Ultraviolett liegen, kann nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung die Feststellung mit dem Auge dadurch ermöglicht werden, dass in den Weg der Strahlen zwischen dem durch die Diazoschicht und dem gegebenenfalls verwendeten Filter gebildeten System einerseits und dem Beobachter anderseits ein Schirm gebracht wird, der kurzwellige Strahlen sichtbar macht ; in dem Augenblick, in welchem die Durchbrechstrahlung durchbricht, beginnt der genannte Stoff ein kräftiges, sichtbares Licht auszustrahlen.
Selbstverständlich muss bei der praktischen Durchführung der Erfindung ein gutes Verhältnis zwischen der Einwirkung der Strahlung auf das zu bestrahlende System und auf die Diazoschicht bestehen. Dies ist in einfacher Weise durch geeignete Auswahl der Diazoverbindung, durch Anpassen ihrer Menge, jedoch namentlich durch richtige Anordnung der Dosierungsvorrichtung in bezug auf die Strahlungsquelle bzw. durch eine angepasste Abschirmung zwischen dieser Vorrichtung und der Strahlungsquelle (wobei jede dieser Massnahmen in Zusammenhang mit der Anordnung von Strahlungsquelle und zu bestrahlendem System zu wählen ist) zu erreichen, wie dies nachstehend näher erläutert wird.
Fig. 1 ist ein schematischer Schnitt einer Ausführungsform der Anordnung. Darin ist a die Strahlungsquelle, b eine empfindliche Diazoschicht und c ein Strahlenfilter, das in der Hauptsache
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nur die Durchbrechstrahlen, also die Strahlen, die von der Diazoverbindung stark absorbiert werden, durchlässt. Mit d ist ein lichtdurchlässiger fluoreszierender Schirm, mit e das beobachtende Auge und mit t das zu bestrahlende System, dessen Bestrahlung dosiert werden soll, bezeichnet.
Man kann bei dieser Anordnung die zu dosierende Strahlung regeln, indem z. B. der Abstand zwischen dem Teil a und den Teilen b, c, d verändert wird. Vergrössert man diesen Abstand, dann erfolgt das Durchbrechen der Durchbrechstrahlen durch die Schicht b und damit das Fluoreszieren des Schirms d, nachdem das System t von der Strahlungsquelle a eine grössere Dosis empfangen hat.
Bei Verkleinerung des Abstandes verkleinert man diese Dosis. Eine Vergrösserung der Dosis kann naturgemäss auch dadurch erreicht werden, dass die Menge der Diazoverbindung in der Schicht b vergrössert wird oder dass zwischen der Strahlungsquelle a und den Teilen b, c, d Schirme, z. B. eine oder mehrere Mattscheibe, angeordnet werden usw. In allen Fällen ist natürlich vorausgesetzt, dass die Lage der Strahlungsquelle a zu dem zu bestrahlenden System t die gleiche geblieben ist. Man kann das Filter c auch zwischen die Teile a und b statt zwischen die Teile b und d bringen, was unter bestimmten Umständen, die noch näher zu erläutern sind, sogar besonders nützlich sein kann.
Eine besonders zweckmässige Anordnung ist in Fig. 2 wiedergegeben. Auch hier ist a wieder die Strahlungsquelle, b die Diazoschicht, c das Filter, d der Fluoreszenzschirm, e der Beobachter und/
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dann wird das Fluoreszenzlicht, von links nach rechts betrachtet, überall gleich stark sein, weil die Wirkungen der beiden Keile einander aufheben. Bringt man die Schicht b wieder in ihre ursprüngliche Lage zurück und beginnt man von a aus zu bestrahlen, so wird man, nachdem die Schicht b eine bestimmte Dosis an Strahlungsenergie aufgenommen hat, zunächst an der linken Seite des Schirms d ein Fluoreszieren beobachten, weil die Durchbrechstrahlung infolge der dargestellten Lage des Keils g links zuerst durchbricht. Es wird dann während der weiteren Bestrahlung ein sich allmählich nach rechts ausdehnendes Fluoreszenzgebiet wahrgenommen.
Der Beobachter kann jetzt eine unbeschränkt Anzahl von Dosierungen zwischen links und rechts ausführen. Für eine kleine Dosis wird er die Bestrahlung beenden, wenn bloss ein Teil der linken Seite fluoresziert. Wenn er eine grössere Dosis abmessen will, wird er die Bestrahlung beenden, wenn das Fluoreszenzlicht mehr nach rechts fortgeschritten ist. Er hat also für einen bestimmten Bereich einen Längenparameter zur Bestimmung der Dosis erhalten.
Weiter wird der Vorteil erhalten, dass der Beobachter das Herannahen an den gewählten Durchbrechpunkt längere Zeit vorher verfolgen kann, während er im Falle der Fig. 1 sozusagen von dem Durchbrechen überrascht wird.
Bei dieser Anordnung ist auch das oben in Verbindung mit Fig. 1 beschriebene Einstellen ohne Zuhilfenahme einer Abstandsänderung zwischen a und b, e, d besonders leicht ; man wird nämlich bei
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der Beschreibung der Fig. 1 angegeben sind, angewendet.
In analoger Weise wie nach Fig. 2, jedoch jetzt ohne Keile (also bei einer Anordnung wie in Fig. 1), kann man dasselbe Ziel erreichen, wenn man in der Schicht b die Menge der Diazoverbindung abstuft, was darauf hinauskommt, dass die Schicht b z. B. eine von links nach rechts zunehmende Menge der Diazoverbindung enthält. Eine derartige Diazoschicht kann man z. B. dadurch herstellen, dass man ein Blatt mit gleichmässig verteilter Diazoverbindung vorher unter einem Keil belichtet.
Eine in einer andern Weise abgestufte Diazoschicht erhält man, wenn man eine Anzahl Folien stufenweise aufeinanderlegt. Der Ausdruck"Keil"ist hier im allgemeinsten Sinne gebraucht. So kann ein für die Zwecke der Erfindung brauchbarer Keil z. B. auch stufenförmig oder in sonstiger geeigneter Weise graduiert sein. Dasselbe gilt natürlich auch für die Verteilung des empfindlichen Stoffes in der Schicht b.
Mit Vorteil bringt man bei der Anordnung nach Fig. 2 und deren Äquivalenten im Beobachtungfeld eine Skalenteilung an, auf welche der Verlauf der fortschreitenden Beobachtung-des Längenparameters-bezogen werden kann.
Bringt man in Fig. 1 an die Stelle des Auges e des Beobachters, gegebenenfalls unter Fortlassung des Schirmes d, eine z. B. mit einem Galvanometer verbundene Photozelle, dann kann man das Durchbrechen der Strahlen durch die Schicht b an einem schnellen Ansteigen des Zeigers feststellen. Es wird dabei vorzugsweise eine akustische Anzeigevorrichtung benutzt, welche die Ausführung anderer
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ist. Im vorgenannten Beispiel braucht man für diesen Fall das Galvanometer z. B. nur durch einen Lautsprecher mit Relaisvorrichtung (die z. B. mit einer Verstärkerröhre versehen ist) zu ersetzen.
Ein besonderer Vorteil wird bei dem Verfahren nach der Erfindung durch eine selbsttätige Regelung der Bestrahlung erzielt. Hiezu kann z. B. der von der durchbrechenden Durchbrechstrahlung hervorgerufene Strom einer Photozelle unter Verwendung eines Relais od. dgl. zum Abschalten oder
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Abschirmen der Strahlungsquelle benutzt werden. Gleichzeitig kann man ein akustisches oder optisches Warnsignal einschalten lassen.
Mit Rücksicht auf die grosse Empfindlichkeit der Instrumente, welche in den meisten Fällen erfordert wird, und mit Rücksicht auf die daraus folgenden sehr kleinen Einwirkungskräfte wird man zum Einleiten oder Bewirken der Kontaktgebung vorzugsweise von den bekannten Steuerstrahl-und Fallbügelverfahren Gebrauch machen. Bei der Anwendung von Verstärkern kann man mit Vorteil unmittelbar wirkende Relais, vorzugsweise Elektronenröhren, benutzen.
Bei den beschriebenen Arbeitsweisen, bei denen unmittelbar mit dem Auge beobachtet wird, können Vorrichtungen der denkbar einfachsten und billigsten Art Verwendung finden. Man kann, wie beschrieben, die Dosis auf einer Längenskala ablesen. Das mit elektrischen Mitteln arbeitende Verfahren ermöglicht wiederum, die Dosierungen selbsttätig auszuführen, akustische Signalvorrichtungen zu bedienen usw.
Anordnungen, die sich zur Bestrahlung mit Sonnenlicht eignen, sind in den Fig. 3 und 4, in denen i einen Spiegel darstellt, wiedergegeben.
Ebenso wie die Dosierung laut obiger Beschreibung in quantitativer Hinsicht abgestimmt werden kann, so kann sie auch in qualitativer Hinsicht abgestimmt werden, mit andern Worten, die Anordnung kann derart ausgebildet werden, dass das Dosierungssystem praktisch ausschliesslich und in entsprechendem Masse auf solche Strahlenarten anspricht, welche die gewünschte Wirkung in dem zu bestrahlenden System verursachen.
Nimmt man z. B. an, dass in dem zu bestrahlenden System auf eine eine bestimmte Diazo-
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Filter c zwischen a und b befindet, auch auf der dem Beobachter zugewandten Seite von b angeordnet werden.
Nach dem Entzünden der Lampe a sieht man durch das Fenster schwaches dunkelrotes Licht ; das Durchbrechen der Durchbrechstrahlen macht sich durch ein plötzlich auftretendes starkes Fluoreszenzlicht erkennbar, das in Abhängigkeit von dem verwendeten fluoreszierenden Stoff grün oder blau ist.
Als fluoreszierende Stoffe kann man z. B. auch Uranylsulfat in Kristallform, Petroleum, Schmieröl, das Schott-Filter G. G. 12 usw. gebrauchen.
In t soll z. B. auf Blaupauspapier oder auf Diazotyppapier, das eine Diazoverbindung mit tertiärer Aminogruppe in Parastellung in bezug auf die Diazogruppe enthält, eine Kopie hergestellt werden.
Sobald das Durchbrechen der Durchbrechstrahlen festgestellt worden ist, wird die Strahlungsquelle ausgeschaltet.
Durch eine oder mehrere der schon vorher beschriebenen Massnahmen, z. B. durch Abstimmung der Entfernung zwischen a und b einerseits und a und t anderseits, durch das Zwischenschalten einer Mattglasscheibe od. dgl. zwischen a und b usw., lässt sich nun in einfacher Weise erreichen, dass t eben die richtige Dosis Strahlung in dem Augenblick erhalten hat, in dem das Durchbrechen der Durchbrechstrahlen durch die Diazoschicht b in Erscheinung getreten ist.
Statt mit dem Auge das Durchbrechen der Durchbrechstrahlen festzustellen, kann man dafür alle schon früher beschriebenen Hilfsmittel verwenden, z. B. eine Photozelle, die mit einem Galvanometer oder mit einer akustischen oder optischen Signalvorrichtung, Relais usw. verbunden ist.
Beispiel 2 : Zwischen zwei Metallplatten, die mit einer waagrechten Öffnung von 5 mm Höhe
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Keil h liegen diese Werte gerade umgekehrt. a ist eine Kopierbogenlampe und b eine einseitig verseifte, mit p-Diazoäthylbenzylanilin behandelte Acetylcellulosefolie von 0'05 mm Dicke. c ist ein 1 mm dickes Schott-Filter U. G. 2 und d eine mit Fluorescein behandelte und mit einer Skalenteilung, die die Fensterbreite von 50 mm in zehn gleiche Teile unterteilt, versehene Cellulosefolie.
Es soll eine Rasterreflexkopie mit Hilfe eines Deckungsrasters auf der Kopiersehieht f, die aus demselben empfindlichen Stoff wie die vorstehend angegebene Folie b besteht, gemacht werden.
Nach dem Entzünden der Bogenlampe a sieht man das ganze Fenster gleichmässig schwach dunkelrot beleuchtet. Nach einiger Zeit tritt links im Fenster ein intensiv grünes Fluoreszenzlicht auf ; die Grenze zwischen diesem Licht und dem ursprünglichen Rot verschiebt sich allmählich nach rechts über die Skalenteilung. Durch Ausprobieren stellt man den Skalenteil fest, an dem man die Bestrahlung unterbrechen muss, um eine gute Reflexkopie zu erhalten. Nimmt man an, dass diese Eichung dadurch erhalten worden ist, dass die Bogenlampe in dem Augenblick, in welchem die Grenze zwischen rotem und grünem Licht im Fenster beim Teilstrich 7 angekommen war, ausgeschaltet worden ist, so erhält man immer genau dieselbe Dosierung, wenn man die nachfolgenden Bestrahlungen bei 7 beendet.
Grundsätzlich kann man in derselben Weise verfahren, wenn die Sonne als Lichtquelle verwendet wird. Dabei kann man von der Anordnung nach den Fig. 3 oder 4, in denen a die Sonnenstrahlung, i einen Spiegel und b, e, d, g, h dasselbe wie in den Fig. 1 und 2 bedeuten, Gebrauch machen. Zur genauen Dosierung bedeckt man zunächst das Material t und das System i-b, e, d (gh), während man zu Beginn und am Ende der Dosierung beide gleichzeitig aufdeckt bzw. wieder bedeckt.
Schwankungen in der Intensität der Lichtquelle, wie dieselben bei einer Bogenlampe, namentlich in der ersten Minute nach dem Einschalten, und bei der Sonne, z. B. durch vorüberziehende Wolken, oft vorkommen, haben auf die Dosierungsgenauigkeit keinen Einfluss.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Dosieren von Strahlungsenergiemengen, z. B. beim Kopieren, mittels durch Bestrahlung verursachter Änderung des Absorptionsvermögens eines lichtempfindlichen Stoffes, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Schicht einer lichtempfindlichen Diazoverbindung einer Strahlungquelle aussetzt und das nach Aufnahme einer gewissen Strahlungsdosis auftretende Durchbrechen bestimmter Strahlen (Durchbrechstrahlen) durch die Schicht, die für diese Strahlen ein grosses Absorptionsvermögen zu Beginn der Bestrahlung besitzt, feststellt und dass die Dosierung auf Grund dieser Feststellung stattfindet.