AT209073B - Spektrometer - Google Patents

Description

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  Spektrometer 
Die Erfindung bezieht sich auf Spektrometer, bei welchen ein ebenes Beugungsgitter zur Erzeugung der Spektra verwendet wird. 



   Die Erfindung ist im besonderen, jedoch nicht ausschliesslich, bei   Infrarot-Spektrometern   anwendbar. 



   Bei solchen Spektrometern fällt ein Parallelstrahlenbündel auf ein ebenes Strichgitter, welches entweder ein Original oder eine Kopie sein kann und wird dort gebeugt. Liegen Kollimator und Beobachtungeinrichtung auf derselben Seite der Gitternormalen, so verstärken sich einige der gebeugten Strahlen gegenseitig, wenn die folgende Formel erfüllt ist : 
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 gibt. 



   Die Gleichung   (1)   wird meistens als Gittergleichung bezeichnet. 



   Fig. 1 der schematischen Zeichnung bezieht sich auf die obige Gleichung. 



   Im allgemeinen wird bei Infrarot-Spektrometern   eine"Littrow-Anordnung"mit Autokollimation   und ein ebenes Gitter verwendet, wobei dann die Gittergleichung 
2 d sin i = nA (2) lautet, weil   i-i-l   ist. 
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 oder bei Verwendung einer Mikrometerschraube ist es dann möglich, an der Schraube die Wellenlänge direkt in Mikron abzulesen, wenn die Vorrichtung entsprechende Abmessungen aufweist. 



   Die Erfindung bezieht sich nun auf eine solche Einrichtung zur Drehung eines ebenen Strichgitter eines Spektrometers mit feststehender Kollimator- und Beobachtungseinrichtung, um eine   zu   den Gitterstrichen parallele Achse mittels eines am Gitter starr befestigten Hebels, an welchem eine ein   Betäti-   gungsorgan, beispielsweise eine Schraube aufweisende Betätigungsvorrichtung angreift und besteht im wesentlichen darin, dass ein bestimmter unveränderlicher Punkt des Hebels im Bereich des Angriffes der Betätigungsvorrichtung an demselben durch die Betätigungsvorrichtung so bewegt wird,

   dass in einer Normal- 

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 ebene auf die Drehachse des Gitters eine durch diesen Punkt und die Gitterachse gehende Linie mit der Projektion der Bewegungsrichtung des diesen Punkt bewegenden Teiles der Betätigungsvorrichtung in diese Normalebene einen Winkel einschliesst, welcher komplementär zum Mittel aus Einfalls- und Beugungswinkel der auf das Gitter   einfallenden   Strahlen ist, wodurch die Verschiebung des Betätigungsorganes an einer gleichmässig unterteilten Wellenlängenskala ablesbar wird. 



   Fig. 1 zeigt den Weg der einfallenden und der gebeugten Strahlen. Fig.   2 - 6   zeigen verschiedene Ausführungsformen vorliegender Erfindung. 



   Eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist in Fig. 2 dargestellt, bei welcher ein Hebel AB fest mit einem ebenen Beugungsgitter G bei A verbunden ist. Das Ende B des Hebels wird durch eine Feder S mit einem Ansatz P einer Mikrometerschraube M in Verbindung gehalten. Das Auflager bzw. die Platte P bildet eine ebene Fläche, die in einem rechten Winkel zur Achse der Schraube steht und auf der das kugelförmige Ende des Hebels AB gleiten oder sich drehen kann. Gemäss einer andern Ausführungsform kann das Ende des Hebels statt der dargestellten kugelförmigen Ausführung zylinderförmig sein oder eine Rolle tragen. 



   Um eine genaue lineare Skala in dem Fall zu erhalten, in welchem der Einfallswinkel der Strahlen gleich dem Beugungswinkel ist, beispielsweise wie bei   einer"Littrow-Anordnung",   ist es notwendig, dass der Winkel BAH gleich dem Einfallswinkel der Strahlen auf das Gitter ist, wobei AH im rechten Winkel zur Achse der Mikrometerschraube M steht. Wenn diese Winkel bei einer Einstellung des Gitters gleich sind, bleiben sie natürlich für jede andere Einstellung gleich, vorausgesetzt, dass das Gitter wie dargestellt montiert ist, nämlich derart, dass der Einfallswinkel und der Winkel BAH sich bei Drehung des Gitters im gleichen Sinn ändern. 
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 heit E entspricht, ist unabhängig vom Winkel i. Gemäss der letzten Gleichung müssen h und AB gleiche Dimensionen aufweisen.

   Ebenso müssen auch   X   und d in gleichen Einheiten gemessen werden. Um für h praktische Werte zu erhalten, müssen ausserdem AB und 2d grössenmässig aber nicht dimensionsmässig in einem einfachen Verhältnis stehen. 



   So wird, wenn amMikrometer   h = 0, 1   cm ist,   0, 1   dasselbe Längenintervall für jede Gittereinstellung darstellen und wenn zusätzlich AB (cm) = 0, 2d (Mikron) ist, eine Verschiebung der Schraube um 0, 1 cm 
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 die zwischen dem PunktA am Hebel, um welchen sich das Gitter dreht, und dem Mittelpunkt des Hebelendes B liegt. 



   Fig. 3 stellt eine   abgeänderte Ausführungsform derErfindungdar, wobeiABCD   ein Parallelogramm ist, gebildet von den starren, gegeneinander schwenkbaren Gliedern    AB, BC,   CD und DA, wobei letztere Glied in seiner Lage fixiert ist. Wenn der Winkel DAB verändert wird, steht BC immer parallel zu AD. 



  G ist das Gitter, welches derart montiert ist, dass es mit AB starr verbunden ist und dass sich der Drehmit telpunkt   derGitterfläche beiA   befindet. Der Teil AD ist eigentlich nicht notwendig, da A und D fest im Spektrometergehäuse montierte Drehzapfen sind. An den Teil BC ist rechtwinkelig dazu ein Querteil EF befestigt, welcher an dem Ende einer Mikrometerschraube M anliegt, die vorzugsweise mit einem Kugelende versehen ist (nicht dargestellt). 



   Eine Feder S dient dazu, den Kontakt zwischen EF und der Mikrometerschraube herzustellen. 



   Wie vorher ist der Winkel BAH gleich dem Einfallswinkel und AB in cmwirdzahlenmässiggleich 0, 2 d Mikron gemacht, mit dem Resultat, dass 0, 1 cm genau 1 Mikron in der ersten Ordnung,   0,   5 Mikron in der zweiten Ordnung darstellt usw. 

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   Fig. 4 stellt eine weitere Ausführungsform der Übertragung der Mikrometerbewegung auf den Teil BC der Fig. 3 dar. Der Querteil EF trägt eine entsprechend montierte Rolle J, die derart angeordnet ist, dass die Rolle auf der Oberfläche einer flachen Scheibe P aufliegt, welche von der Mikrometerschraube M, deren Achse parallel zu BC liegt, getragen wird. Die Oberfläche der Scheibe steht genau rechtwinkelig zur Achse der Mikrometerschraube und ist so gross, dass sie der Seitenbewegung der Rolle Raum bietet,. während die Schraube betätigt wird. 



   Das Ende des Querteiles kann natürlich auch kugelförmig sein. Für die häufigen Fälle, in welchen der Einfallswinkel und der Beugungswinkel verschieden sind, kann man gemäss Gleichung   (l)   sagen, dass 
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 wobei 5 gleich i2 - i1 und für das Spektrometer konstant ist. Nunmehr ist 
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 und analog zum vorigen Fall wird eine genau lineare Skala erhalten, wenn der Winkel BAH gleich dem 
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   Bei obigen Erfindungsbeispielen wurde angenommen, dass der Hebel, die Mikrometerschraube und die Strahlung in einer Ebene liegen, u. zw. in einer Ebene, die in einem rechten Winkel zu den Gitterstrichen steht. Im Falle einer Lage der Mikrometerschraube und des Hebels in verschiedenen Ebenen, wie in Fig. 5 und 6 gezeigt, ist die Gleichung unter der Voraussetzung noch anwendbar, dass die verwendeten Winkel   i   und ss in der in Fig. 5 und 6 gezeichneten Lage auf die Rotationsachse der   Mikrometerschrau -   be oder des Hebels oder beider in einer rechtwinkeligen Ebene zur Gitterlinierung bezogen werden. Ebenso muss in den Gleichungen zur Berechnung der Länge des Betätigungshebels die Länge der Projektion des Betätigungshebels auf eine zur Gitterlinierung rechtwinkelige Ebene eingesetzt werden. 



   Wenn die Achse der Mikrometerschraube mit der Normalebene zur Gitterlinierung einen Winkel      
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  , für den Fall, daB die Mikrometer-1. Einrichtung   zur Drehung eines ebenen Strtchgitters eines Spektrometers   mit feststehender Kollima-   tor- und Beobachtungseinrichtung,   um eine zu den Gitterstrichen parallele Achse mittels eines am Gitter starr befestigten Hebels, an welchem eine ein   Betätigungsorgan,   beispielsweise eine Schraube aufweisende Betätigungsvorrichtung angreift, dadurch gekennzeichnet, dass ein bestimmter unveränderlicher Punkt des Hebels im Bereich des Angriffs der Betätigungsvorrichtung an demselben durch   die Betätigungsvorrich-   tung so bewegt   wird,

   dass in   einer Normalebene auf die Drehachse des Gitters eine durch diesen Punkt und die Gitterdrehachse gehende Linie mit der Projektion der Bewegungsrichtung des diesen Punkt bewegenden Teiles der Betätigungsvorrichtung in diese Normalebene einen Winkel einschliesst, welcher komplementär zum Mittel aus Einfalls- und Beugungswinkel der auf das Gitter einfallenden Strahlen ist, wodurch die Verschiebung des Betätigungsorganes an einer gleichmässig unterteilten Wellenlängenskala ablesbar wird.

Claims (1)

1. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung durch eine <Desc/Clms Page number 4> von einer Schraube bewegte Platte gebildet ist, welche eine ebene stets parallel zu einer fixen Ebene verbleibende Oberfläche aufweist, und dass das vom Gitter abgewendete Hebelende ein kreisförmiges Profil aufweist und vorzugsweise unter Vermittlung einer Feder, in Berührung mit dieser ebenen Oberfläche gehalten wird.

   3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das die Plattenoberfl che berührende Hebelende kugelförmig ist.

   4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das die Plattenoberfläche berührende Hebelende aus einer Rolle besteht.

   5. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch vier starre, miteinander gelenkig verbundene Glieder, welche selbst oder in ihrer Projektion auf eine zu den Gitterlinien senkrechten Ebene ein Parallelogramm bilden, von welchen ein Glied ortsfest ist, und die Betätigungsvorrichtung aus dem mit dem ortsfesten Glied über zweiGlieder verbundenenGlied und einer dieses Glied bewegendenschraube besteht, während der Hebel von einem der das ortsfeste Glied mit dem durch die. Schraube betätigten Glied verbindenden Gliedern gebildet ist und das Beugungsgitter an diesem Glied nahe der Anlenkstelle desselben an dem ortsfesten Glied befestigt ist.

   6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das ortsfeste Glied durch zwei ortsfeste Drehzapfen ersetzt ist, um welche die an dem von der Schraube bewegten Glied angreifenden Glieder drehbar sind.

   7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Schraube bewegte Glied einen rechtwinkelig zu seiner Längsachse angeordneten Fortsatz aufweist, welcher in Anlage an das Schraubenende gehalten ist.

   8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Fortsatz des durch die Schraube bewegten Gliedes mit einem mit der Schraube verbundenen ebenen Auflager in Berührung gehalten wird, dessen den Fortsatz berührende ebene Oberfläche immer parallel zu einer festen Ebene liegt, wobei der Fortsatz so ausgebildet ist, dass der Abstand zwischen einem festen Punkt auf dem Fortsatz, der auf einer durch den Berührungspunkt gehenden Senkrechten zur ebenen Oberfläche liegt, und dem Berührungspunkt konstant bleibt.

   9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die an dem Auflager anliegende Oberfläche des Fortsatzes kugelförmig oder zylinderförmig gestaltet ist.

   10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwi- EMI4.1 EMI4.2 EMI4.3 Profilslängendifferenz von 1 Mikron entsprechenden Drehung zurückgelegte Weg, 6 die Differenz zwischen Beugungswinkel und Einfallswinkel der auf das Gitter einfallenden Strahlen, Z) der Winkel, den die Drehachse der Schraube mit einer Normalebene auf die Gitterlinien einschliesst, und ss der Winkel, den eine die Gitterdrehachse und den Mittelpunkt des kreisförmigen Profiles verbindende Gerade mit der Normalebene auf die Gitterlinien einschliesst, ist, wobei dieser Abstand und h in denselben Einheiten zu messen sind. EMI4.4 bei d die Gitterkonstante in Mikron, h der von der Schraube in Richtung ihrer Drehachse bei einer einer Wellenlängendifferenz von 1 Milù :

   on entsprechenden Drehung zurückgelegte Weg ô die Differenz zwischen Beugungswinkel und Einfallswinkel der auf das Gitter einfallenden Strahlen, $ der Winkel, den die Drehachse der Schraube mit einer Normalebene auf die Gitterlinien einschliesst und ss der Winkel, den dieses Glied mit derselben Ebene einschliesst, ist, wobei die Länge und h in denselben Einheiten zu messen sind.

   12. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube ein kugelförmiges Ende EMI4.5 EMI4.6 EMI4.7 <Desc/Clms Page number 5> der auf das Gitter einfallenden Strahlen, $ der Winkel, den die Drehachse der Schraube mit einer Normalebene auf die Gitterlinien einschliesst und 8 der Winkel, den das den Hebel bildende Glied mit derselben Ebene einschliesst, ist, wobei die Länge und h in den gleichen Einheiten zu messen sind.