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Verfahren und Einrichtung zur automatischen Anzeige des
Spektrums von Objekten Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur automatischen Anzeige des Spektrums von Objekten.
Bei einem bekannten Verfahren dieser Art werden eine Mehrzahl von Interferenzfiltern in ihrer spektralenReihenfolge nacheinander durch den vom Objekt kommenden Strahlengang hindurch bewegt, worauf die die Filter passierende Strahlung in elektrische Spannungsimpulse umgewandelt wird, mittels welchen der Kathodenstrahl einer Elektronenröhre vertikal abgelenkt wird ; die Horizontalablenkung des Kathodenstrahls wird entsprechend der Filterfolge gesteuert. Auf dem Bildschirm der Röhre entsteht dann ein der durch die Filter erzeugten Strahlenimpulsfolge entsprechendes Bild.
Dieses an sich einwandfreie Resultate ergebende Verfahren ist relativ kompliziert und setzt eine verhältnismässig voluminöse, besonders in ihrem mechanischen Teil grosse Präzision bedingende Einrichtung voraus. Dieser Nachteil ist beim erfindungsgemässen Verfahren vermieden ; dieses ist dadurch gekennzeichnet, dass das vom Objekt kommende Spektrum auf den Schirm einer Kathodenstrahlröhre projiziert wird, deren Kathodenstrahl das Spektral bild in Richtung der Wellenlängenvariation abtastet und dabei ein der örtlichen Intensität des Spektralbildes entsprechendes Signal erzeugt, das in an sich bekannter Weise ! in Form von einer Folge vonSpektralabschnitten entsprechendenSpannungsimpulsen zur Vertikalablenkung des gleichzeitig in zeitlicher Übereinstimmung mit der Spektralbildabtastung horizontal abgelenkten Kathodenstrahls einer Oszillographenröhre verwendet wird,
so dass auf dem Schirm der letzteren ein der spektralen Energieverteilung der vom Objekt kommenden Strahlung entsprechendes Bild entsteht.
Dieses Verfahren arbeitet grundsätzlich rein elektronisch und vermeidet mechanische Arbeitsgänge.
Die ebenfalls Erfindungsgegenstand bildende Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens besitzt eine Kathodenstrahl-Aufnahmeröhre und Mittel zum Projizieren eines Spektralbildes der vom Objekt kommenden Strahlung auf den Schirm dieser Röhre, einen Zeitbasisoszillator zum Ablenken des Kathodenstrahls der Aufnahmeröhre zwecks Abtastens des Bildschirmes dieser Röhre in Richtung der Wellenlängenvariation des Spektralbildes und gleichzeitig zum synchronen horizontalen Ablenken des Kathodenstrahls einer Oszillographenröhre sowie Mittel zur Umwandlung des durch den wandernden Kathodenstrahl der Aufnahmeröhre erzeugten Signals in verstärkte Spannungsimpulse zur Vertikalablenkung des Kathodenstrahls der Oszillographenröhre.
Die rein elektronisch arbeitenden Hauptelemente der Einrichtung sind relativ einfach in ihrem Aufbau und benötigen nur wenig Platz.
An Hand der beiliegenden Zeichnung, die schematisch zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Einrichtung zeigt, ist im folgenden das Verfahren nach der Erfindung beispielsweise erläutert. Es zeigen : Fig. l das Schaltschema des ersten Beispiels und Fig. 2 das Schaltschema des zweiten Beispiels.
Die inFig. l gezeigte Einrichtung besitzt eineKathodenstrahl-Aufnahmeröhre l mit Flächenelektrode 2. Im Gegensatz zu den üblichen, im Fernsehen verwendeten Aufnahmeröhren besitzt diese Röhre 1 nur eine einfache Ablenkvorrichtung zum Ablenken des Kathodenstrahls in horizontaler, d. h. in Längsrichtung der Elektrode 2. Ferner sind nicht gezeichnete Mittel, z. B. ein Prisma, vorgesehen, mittels welchen auf den Schirm der Röhre 1 das spektrale Bild der vom Objekt kommenden Strahlung geworfen wird. Beim genannten Objekt kann es sich um einen Strahlungserzeuger (Eigenstrahler), ein strahlungsreflektierendes oder ein strahlungsdurchlässiges Medium handeln.
Die Vorrichtung zum horizontalen Ablenkendes Kathodenstrahls
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der Röhre 1 wird durch einen Zeitbasisoszillator 3 von an sich bekannter Bauart gesteuert, der gleichzeitig der synchronen Steuerung der Horizontalablenkvorrichtung einer Kathodenstrahlröhre 4 dient. Dem Zeit- basisoszillator 3 ist ein Frequenzmultiplicator 5 nachgeschaltet, an welchen eine Zählimpulsschaltung 6 angeschlossen ist. Dieser eine gewünschte Anzahl von Impulsen auszählenden Schaltung 6 sind eine ent- sprechende Anzahl von Reglern 7, z. B. Potentiometer nachgeschaltet. Beim gezeichneten Beispiel sind mit ausgezogenen Linien fünf, den von der Zählimpulsschaltung 6 abgezählten Impulsen entsprechende Regler
7 vorgesehen ; mit gestrichelten Linien ist angedeutet, dass auch eine beliebig grössere Zahl von Impulsen erzeugt werden könnte.
Der Ausgang der durch die Regler 7 gebildeten Reglerstufe ist an einen Impulsver- stärker 8 angelegt, der anderseits mit der Elektrode 2 der Röhre 1 in Verbindung steht. Der Ausgang des
Verstärkers 8 ist an die Vertikalablenkvorrichtung der Oszillographenröhre 4 angeschlossen.
Zur Messung der spektralen Energieverteilung der vom Objekt kommenden Strahlung wird das Spektrum dieser Strahlung auf den Schirm der Röhre 1 geworfen. u. zw. so, dass die Achse der Wellenlängenvariation des Spektrums in die Richtung der Längsausdehnung der Elektrode 2 zu liegen kommt. Der unter der Steuer- wirkung des Zeitbasisoszillators 3 horizontal abgelenkte Kathodenstrahl der Röhre 4 erzeugt in der Elektrode
2 ein Signal, dessen Stärke mit der örtlichen Intensität des Spektralbildes variiert. Dieses Signal gelangt in den Verstärker 8 und steuert dort die durch die Zählimpulsschaltung 6 erzeugten und durch die einstellbaren
Regler 7 einzeln variierbaren Impulse entsprechend seiner jeweiligen Stärke.
Am Verstärkerausgang wird somit eine Reihe von verstärkten Impulsen erhalten, welche je der Intensität der Strahlung bei der im je- weiligen Moment vom Kathodenstrahl der Röhre 4 abgetasteten Wellenlänge des Spektrums entspricht.
Diese Impulsreihe wird nun in der Oszillographenröhre 4 zur vertikalen Ablenkung des synchron mit dem
Strahl der Röhre 1 horizontal abgelenkten Kathodenstrahls verwendet. Auf dem Bildschirm der Röhre 4 wird somit ein Bild 9 erhalten, das sich aus einer durch die Impulszählschaltung bestimmten und durch die ge- nannte Horizontalablenkung im Abstand nebeneinander gereihten Impulsen zusammensetzt, deren Amplitude durch die signalmodulierten verstärkten Impulse aus dem Verstärker 8 bestimmt wird. Durch die Regler 7 ist eine solche Einstellung des Gerätes möglich, dass jeder Impuls des Bildes 9 genau der Energie des der zugeordneten Wellenlänge des Strahlungsspektrums entsprechenden Strahlungsteils entspricht. Durch Ver- mehrung der Impulszahl kann eine noch feinere Aufteilung des Spektrums bzw. ein noch genaueres Bild der Energieverteilung dieses Spektrums erhalten werden.
Als Verstärker kann irgendeine Röhre mit zwei Steuergittern, z. B. eine Pentode oder eine Heptode, verwendet werden ; es könnten als Verstärker auch Transistoren vorgesehen sein.
Beim beschriebenen Beispiel wurde durch den horizontal abgelenkten Strahl der Aufnahmeröhre l mittels der Elektrode 2 ein kontinuierliches Signal erzeugt, das seinerseits zur Steuerung von unabhängig davon erzeugten Einzelimpulsen benützt wurde. Demgegenüber wird beim Beispiel nach Fig. 2 eine Aufnahmeröhre
1 mit unterteilter Elektrode 2a verwendet. Im übrigen besitzt auch diese Einrichtung einen Zeitbasisoszillator 3 zum horizontalen Ablenken des Kathodenstrahls der Röhre 1 und zum synchronen horizontalen Ablenken des Kathodenstrahls der Oszillographenröhre 4. Die Teilelektroden 2a sind je an einen separaten Verstärker 8a angeschlossen, deren Ausgänge über je einen Regler 7a und eine gemeinsame Steuerleitung zur Vertikalablenkvorrichtung der Röhre 4 führen.
Beim vorliegenden Beispiel wird wieder das Spektralbild der zu messendenstrahlung aufdenSchirm der Röhre l geworfen und unter derSteuerwirkung des Zeitbasisoszillators 3 kontinuierlich horizontal, d. h. in Richtung der Wellenlängenvariation des Bildes abgetastet. Bei jedem Vorbeigang des das Bild abtastendenKathodenstrahls der Röhre 1 an einer Teilelektrode 2a entsteht ein Impuls, dessen Stärke von der örtlichen Intensität der Strahlung abhängt. Dieser Impuls wird im zugeordneten Verstärker 8a verstärkt, im nachfolgenden Regler je nach Einstellung desselben noch variiert und anschliessend über die Vertikalablenkvorrichtung der Oszillographenröhre 4 auf deren Schirm abgebildet.
Zufolge der Synchronisation der Horizontalablenkung des Kathodenstrahls der Röhre 4 mit dem Abtastvorgang in der Röhre 1 entsteht auf dem Schirm der Röhre 4 ein dem Spektralbild auf dem Schirm der Röhre 1 entsprechendes, die Energieverteilung der Strahlung anzeigendes Bild 9. Je stärker die Unterteilung der Elektrode der Röhre 1 gewählt ist, um so mehr Einzelimpulse werden erhalten, was ein entsprechend differenziertes Bild 9 auf dem Schirm der Röhre 4 ergibt.
Da die in den Teilelektroden erzeugten Einzelimpulse zeitlich gestaffelt entstehen, können sie analog dem kontinuierlichen Signal des Beispiels nach Fig. 1 einem gemeinsamen Verstärker zugeführt werden. Um aber die Impulse einzeln variieren zu können, ist es in diesem Fall erforderlich, jeden Impuls über einen separaten, dem gemeinsamen Verstärker vorgeschalteten Regler zu führen.
Den beschriebenen Einrichtungen lassen sich je nach Einstellung der verschiedenen Regler von vornherein bestimmte spektrale Empfindlichkeiten geben. Die dadurch genommene Anpassungsfähigkeit des Gerätes macht dieses für die verschiedensten Anwendungen geeignet. Spezielle Anwendungsgebiete des
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Gerätes sind Textil-Färbereien, Druckereien, Farbfilmindustrie, Papierfabriken usw. An Stelle der Aufnahmeröhre können auch mehrere photoempfindliche Elemente in einer Reihe nebeneinander verwendet werden. Das Spektrum fällt dann auf diese Reihe von Photoelementen. Die Elektroden der Elemente erhalten elektrische Spannungen, welche über den Impulsverstärker der Oszillographenröhre zugeführt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur automatischen Anzeige des Spektrums von Objekten, bei welchem eine Folge von Spektralabschnitten entsprechenden Spannungsimpulsen zur Vertikalablenkung des gleichzeitig in zeitlicher Übereinstimmung mit der Spektralbildabtastung horizontal abgelenkten Kathodenstrahls einer Oszillographenröhre verwendet wird, um auf dem Schirm der letzteren ein der spektralen Energieverteilung der vom Objekt kommenden Strahlung entsprechendes Bild zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass das vom Objekt kommende Spektrum auf den Schirm einer Kathodenstrahlröhre projiziert wird, deren Kathodenstrahl das Spektralbild inRichtung der Wellenlängenvariation abtastet und dabei ein der örtlichen Intensität desSpek- tralbildes entsprechendes Signal erzeugt.