DD227807A1

DD227807A1 - Verfahren und vorrichtung zur bestimmung oertlich und zeitlich veraenderlicher doppelbrechung

Info

Publication number: DD227807A1
Application number: DD25913284A
Authority: DD
Inventors: Joachim Bergner; Martin May; Norbert Nicolai; Joerg Trempler; Klaus Hoisel; Uwe Lies
Original assignee: Zeiss Jena Veb Carl
Priority date: 1984-01-02
Filing date: 1984-01-02
Publication date: 1985-09-25
Also published as: DE3445940A1; JPS60227138A

Abstract

Das erfindungsgemaesse Verfahren und die Vorrichtung zur Bestimmung oertlich und zeitlich veraenderlicher Doppelbrechung findet Anwendung bei der Bestimmung des ueber die Doppelbrechung berechenbaren Orientierungsgrades in polymeren Werkstoffen und zur mikroskopischen Auswertung kinetischer Prozesse, z. B. bei Kristallisationsvorgaengen. Ziel der Erfindung ist es, die Messwerte fuer die Doppelbrechung automatisch zu erfassen, um sie kontinuierlich registrieren, oder durch sie Steuersignale fuer Arbeitsmaschinen ausloesen zu koennen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die optisch wahrnehmbaren Aenderungen im Messfeld einer Polarisationseinrichtung bei zeitlich oder oertlich sich aendernder Doppelbrechung in solche elektrischen Signale umzuwandeln, die eine kontinuierliche Registrierung der Werte ermoeglichen und als Stellgroesse zur Steuerung des Verarbeitungsprozesses z. B. von polymeren Werkstoffen dienen koennen. Die Aufgabe wird dadurch geloest, dass die mit der Doppelbrechungsaenderung verbundene zeitliche oder oertliche Lageveraenderung des Kompensationsstreifens im Messfeld durch einen Sensor erfasst und zur Steuerung eines Stellgliedes zur Aenderung der Kompensatorplattenstellung genutzt wird. Aus der Kompensatorplattenstellung wird der Gangunterschied ermittelt.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung örtlich und zeitlich veränderlicher Doppelbrechung

Die Erfindung findet Anwendung bei der Bestimmung des über die Doppelbrechung berechenbaren Orientierungsgrades in polymeren Werkstoffen und damit zur Steuerung und Kontrolle des Verarbeitungsprozesses dieser Werkstoffe nach vorgegebenen Werten der Doppelbrechung,

In der Mikroskopie dient die Anwendung der Erfindung zur Messung von Gangunterschieden und der Doppelbrechung bei kinetischen Prozessen, z,B. bei Kristallisations- oder Auflösungsvorgängen sov/ie bei Änderungen der Umweltbedingungen«

Zur Messung der örtlich abhängigen Doppelbrechung werden Polarisationseinrichtungen unterschiedlicher Bauart und technischem Entwicklungsstand eingesetzt» Dabei wird der von einem doppelbrechendem Meßobjekt hervorgerufene Gangunterschied durch einen veränderlichen polarisationsoptischen Kompensator aufgehoben. Am Ort der Gangunterschiedsgleichheit von Objekt und Kompensator erscheint ein dunkler Kompensationsstreifen, der als Meßkriterium verwendet wird. Die Erfassung der zeitlich veränderlichen Doppelbrechung erfolgt über die meßbare manuelle Lageänderung der optisch wirksamen Kompensatorplatte gegenüber einer definierten Hu11age. Die Meßwerte können z.B. mit Hilfe eines bereits vorgeschlagenen Digitalkompensators diskret ausgedruckt werden« Nachteilig ist an diesem Verfahren, daß wegen der notwendigen sub-

jektiven Beurteilung der Koinpensationsstellung und der manuellen Nachführung des Kompensators nur langsam verlaufende kinetische Prozesse mit ausreichend dichter Meßfolge erfaßt werden können.

Bei längeren Versuchsreihen treten auf Grund von Ermüdungserscheinungen des Messenden relativ große Meßfehler auf.

Ziel dar Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anordnung zur automatischen Messung der zeitlich und örtlich abhängigen Änderung der Doppelbrechung in optisch anisotropen Medien zu schaffen, welche eine kontinuierliche Registrierung erlauben oder ein Steuersignal für Arbeitsmaschinen oder Zusatzeinheiten liefern können«

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die optisch wahrnehmbaren Änderungen im Meßfeld einer Polarisationseinrichtung bei zeitlich oder Örtlich sich ändernder Doppelbrechung in solche elektrische Signale umzuwandeln, die eine kontinuierliche Registrierung der aktuellen Doppelbrechungswerte liefern und als Stellgröße zur Steuerung des Verarbeitungsprozesses z.B. von polymeren Werkstoffen dienen können. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die mit der Doppelbrechungsänderung verbundene zeitliche oder örtliche Lageänderung des Kompensationsstreifens im Meßfeld durch einen Sensor erfaßt und zur Steuerung eines Stellgliedes zur Änderung der Kompensatorplattenstellung genutzt wird. Aus der Kompensatorplattenstellung wird über die dem angewandten Kompensatorprinzip zugeordnete Funktion (z.B. Kei!kompensator nach Babinet) der Gangunterschied berechnet, der bei konstanter Objektdicke der Doppelbrechung proportional ist.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung der'Meßanordnung wird bei Objekten mit vorwiegend veränderlicher Dicke zusätzlich ein zweiter Sensor verwendet, mit dem ein der Dicke und ihrer Änderung proportionales elektrisches Signal gewonnen wird. Dieseswird gleichzeitig mit dem der Kompensatorstellung entsprechenden Signal der Rechnereinheit zugeführt und in dieser aus beiden Signalen die Doppelbrechung berechnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert

Es zeigen

Fig. 1 : den Aufbau der erfindungsgemäßea Einrichtung, * ⁿ

: Beispiele für erfindungsgemäß zu messende Intensitäts-¹^* ^ Verteilungen,

Eine von einer Lichtquelle 1 über einen Polarisator 2 mit nicht dargestellten optischen Systemen beleuchtete Probe 3 ändert zeitlich oder örtlich ihre Doppelbrechung und damit den Gangunterschied der sie durchsetzenden polarisierten Lichtbündel. Dieser Gangunterschied v/ird durch Lageveränderung der optisch wirksamen Platte in einem Kompensator 4- so kompensiert, daß nach Passieren eines Analysators 5 in der Ebene eines als Empfänger β dienenden CCD-Sensorschaltkreises eine Intensitätsverteilung gemäß Fig. 3 auftritt. Bei Änderung der Doppelbrechung in der Probe tritt ein Intensitätsgradient gemäß Fig. 2 auf; die zugeordneten elektrischen Signale bewirken über eine Stelleinheit 7* daß der Kompensator 4· so lange betätigt wird, bis die Kompensationslage gemäß Fig. 3 erreicht ist. Die hierzu erforderliche Verstellung des Kompensators 4- wird mit einer optoelektronischen Winkelmeßeinrichtung 8 gemessen, in einer Rechnereinheit 11 in Gangunterschiedswerte umgerechnet und mit einem Schreiber 12 registriert. Soll gleichzeitig die Probendicke gemessen werden, wird die Probe 3 über eine zweite Lichtquelle 9 beleuchtet und über eine nicht dargestellte optische Anpassung auf einen Sensor 10 abgebildet.

Dickenproportionale elektrische Signale werden von dieser zweiten CCD-Zeile 10 der Rechnereinheit 11 zugeführt, welche aus diesen und den Kompensatorsignalen direkt die Doppelbrechung ermittelt.

Claims

Patentansprüche:

Λ a Verfahren zur Bestimmung örtlich und zeitlich veränderlicher Doppelbrechung optisch anisotroper Medien und der durch sie hervorgerufenen Gangunterschiede unter Verwendung einer Polarisationseinrichtung, bei der längs einer optischen Achse eine Lichtquelle, ein Polarisator, eine Probe, ein Kompensator und Analysator angeordnet sind, gekennzeichnet dadurch, daß ohne Probe die Intensitätsverteilung des aus dem Analysator austretenden Lichtes in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse gemessen wird,

daß die gemessenen Werte in elektrische Signale umgewandelt werden, die einer Steuereinheit zugeführt werden, die den Kompensator so einstellt, daß sich eine symmetrisch zur optischen Achse verlaufende Intensitätsverteilung einstellt, daß mit Probe die Messung wiederholt wird und wiederum eine, symmetrisch zur optischen Achse verlaufende Intensitätsverteilung eingestellt wird,

daß die dabei erfolgte Verschiebung oder Verkippung des Kompensators gemessen und daraus in einem Rechner der Gangunterschied ermittelt wird und der ermittelte Gangunterschied registriert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet 'dadurch, daß über eine zweite optoelektrische Meßeinrichtung mit vorzugsweise zur ersten senkrecht verlaufendem Strahlengang ein der Objektdicke proportionales Signal gewonnen wird und dieses gleichzeitig mit den elektrischen Signalen, die die Verstellung des Kompensators anzeigen, dem Rechner zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch» daß bei Polymeren mit uniaxialer Orientierung die mit der erfindungsgemäßen Meßanordnung ermittelte Doppelbrechung in den Orientierungsgrad umgerechnet wird«
4. Verfahren nach Anspruch 3j gekennzeichnet dadurch, daß bei der Verarbeitung von Polymeren nach kontinuierlichen Verarbeitungsverfahren die'ermittelten Signale als Steuersignale für eine Verarbeitungsmaschine oder Zusatzeinrichtung dienen*
5· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis gekennzeichnet dadurch, daß nach dem Analysator mindestens ein optoelektrischer Sensor im Strahlengang angeordnet ist, daß der Sensor mit einer Steuereinheit verbunden ist, daß ein Meßv/ertaufnehmer für die Versteilung des !Compensators mit diesem vorhan den ist, daß ein Rechner mit dem Meßwertaufnehmer verbunden ist und daß mit dem Rechner eine Anzeige und Registriervorrichtung verbunden ist.

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