DD244681A3

DD244681A3 - Vorrichtung zur positionierung von enden flexibler lichtleitelemente

Info

Publication number: DD244681A3
Application number: DD85283498A
Authority: DD
Inventors: Joachim Mohr; Helmut Becker-Ross; Karl Brueckner; Hans Fischer; Guenther Moebius; Winfried Quillfeldt
Original assignee: Zeiss Jena Veb Carl
Priority date: 1985-12-02
Filing date: 1985-12-02
Publication date: 1987-04-15
Also published as: CH671834A5; FR2590996B1; DE3633971A1; FR2590996A1; JPS62134607A; GB8626806D0; US4759598A; GB2183863B; GB2183863A

Abstract

Bei einer Vorrichtung zur Positionierung von Enden flexibler Lichtleitelemente mit dem Ziel, eine hohe Lagereproduzierbarkeit der Faserenden in grosstechnisch effektiver Produktion zu gewaehrleisten, besteht die Aufgabe, eine solche technische Loesung zu entwickeln, die nach einer den Genauigkeitsanforderungen entsprechenden Herstellungstechnologie fertigbar ist, so dass eine Vielzahl von Lichtleitfasern mit definierter Lage genau bestimmten Orten fest zuzuordnen sind. Erfindungsgemaess werden zueinander im wesentlichen parallele duenne Flaechenelemente, die mit Abstand gehaltert ein Elementepaket bilden, vorgesehen, das in zwei benachbarte Bereiche unterteilt ist, und innerhalb eines jeden der beiden Bereiche eine zumindest annaehernd gleiche Verteilung von Durchstossoeffnungen fuer die Lichtleitelemente vorhanden ist. Fig. 1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung ist anwendbar, wenn durch Lichtaustrittsöffnungen hindurchtretende Strahlungsanteile voneinander getrennt übertragen werden sollen. Sie ist insbesondere geeignet zur Übertragung von spektral zerlegtem Licht aus der Fokalebene eines dispergierenden optischen Systems auf Empfänger.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Geräte zur Multielement-(Emissions-)analyse bestehen neben einer Emissionsstrahlungsquelle, einer Abbildungsoptik, einem dispergierenden Systems und einer Nachweiselektronik aus einem optischen System zur Übertragung der spektral zerlegten Strahlungsanteile vom dispergierenden System auf die Empfänger. Die Übertragung der mittels Austrittsspalten selektierten spektralen Anteile übernehmen Spiegel oder Lichtleitfasern.

Eine technische Lösung, die im DD-WP 217626 beschrieben ist und die als Lichtleitelemente Lichtleitfasern benutzt, hat sich in ihrem prinzipiellen Konzept als gut geeignet zur Lösung einer Vielzahl von analytischen Problemen erwiesen. Nacnzuweisende Spektrallinien sind in einer großen Vielfalt auswählbar, Meßprogramme beliebig zu gestalten, ohne daß Veränderungen in der Fokalebene, insbesondere ein Wechsel der Spaltmaske notwendig sind. Am Ort der Fokalfläche ist ein starrer Körper mit entsprechend der Fokalfläche geformter Stirnfläche, ein sogenannter Multi-Element-Block, zur Vorauswahl von Spektralelementen vorgesehen, in dem in Bohrungen an den Orten der interessierenden Spektralelemente Lichtleitfasern mit einem Ende eingeklebt sind. Mit dem anderen Ende erfolgt eine frei wählbare Zuordnung zu Empfängern. Nachteilig an diesertechnischen Lösung ist, daß eine reproduzierbare Lagepositionierung der eingeklebten Faserenden nicht in ausreichendem Maße gewährleistet ist. Außerdem ist das Bohren als mechanisches Arbeitsverfahren in dem geforderten Durchmesserbereich mit hohem technischen und Kostenaufwand verbunden, zumal zur Gewährleistung eines senkrechten Strahlungseinfalls auf die Faserenden im allgemeinen die Bohrungen nicht senkrecht zur Vorderfläche des Multi-Element-Blockes verlaufen.

Ein weiterer Nachteil ist, daß ein Einkleben der hohen Anzahl von Lichtleitfasern auf einem vorgegebenen eng begrenzten Raum großtechnisch effektiv nur schwer beherrschbar ist.

j Ziel der Erfindung

Es ist deshalb das Ziel der Erfindung, eine hohe Lagereproduzierbarkeit der Faserenden in großtechnisch effektiver Produktion zu gewährleisten.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine solche technische Lösung zu entwickeln, die nach einer den Genauigkeitsanforderungen entsprechenden Herstellungstechnologie fertigbar ist, so daß eine Vielzahl von Lichtleitfasern mit definierter Lage genau bestimmten Orten fest zuzuordnen sind. Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Vorrichtung zur Positionierung von Enden flexibler Lichtleitelemente, die mit an ihren Enden angrenzenden Abschnitten durch einen Block hindurch geführt und befestigt sind, erfindungsgemäß dadurch, daß der Block aus zueinander im wesentlichen parallelen dünnen Flächenelementen besteht, die mit Abstand gehaltert sind und ein Elementepaket bilden, das in zwei benachbarte Bereiche, einen Positionier- und einen Zugentlastungsbereich unterteilt ist, und daß innerhalb eines jeden der beiden Bereiche eine zumindest annähernd gleiche Verteilung von Durchstoßöffnungen für die Lichtleitelemente vorhanden ist.

Die Lichtleitelemente sind im Positionierbereich durch die entsprechend einer abzubildenden Strahlungsverteilung angeordneten Durchstoßöffnungen hindurchgeführt und im Zugentlastungsbereich, der eine im wesentlichen äquidistante Anordnung der Durchstoßöffnungen aufweist, befestigt.

Vorteilhafterweise ist an den Positionierbereich eine Spaltmaske angekoppelt, durch die die abzubildende Strahlungsverteilung tritt. Die Öffnungen der Spaltmaske entsprechen höchstens dem Querschnitt des zugeordneten lichtleitenden Elementekerns.

Zur Befestigung der Lichtleitelemente enthält der Zugentlastungsbereich insbesondere eine Gruppe von drei eng benachbarten Flächenelementen, von denen das mittlere gegenüber den benachbarten zur Klemmung senkrecht zu den Achsen der Lichtleitelemente verschoben gehaltert ist.

Alternativ oder zusätzlich sind Räume zwischen den Flächenelementen des Zugentlastungsbereiches mit einem aushärtenden Mittel ausgegossen.

Die Flächenelemente des Elementepaketes verlaufen windschief zu den Faserachsen, um eine senkrechte Ausrichtung der Faserenden zum einfallenden Strahl zu gewährleisten.

Die erfindungsgemäße Ausführung des Blockes in Form der dünnen Flächenelemente und der Teilung der Funktionen „Positionierung" und „Zugentlastung" gestattet, die Einzelelemente opto-galvanisch bzw. opto-chemisch herzustellen, wodurch die erforderliche Genauigkeit bei der Zuordnung der Enden der Lichtleitelemente zur vorhandenen abzubildenden Strahlungsverteilung gewährleistet wird.

Ausführungsbeispiel

.Die Erfindung soll nachstehend anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1: eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung

Fig.2: die Führung eines Lichtleitelementes durch die Flächenelemente

In Fig. 1 sind auf Führungsbolzen 1, 2 zwischen Abstandsstücken 3 Flächenelemente 4 gehaltert·, die ein Elementepaket bilden, das in einen Positionierbereich Pb und einen Zugentlastungsbereich ZEB unterteilt ist. Die Flächenelemente 4 sind dünne Bleche oder Folien, in die mittels photolithographisch hergestellter Werkzeuge Durchstoßöffnungen 5 galvano-optisch oder im Sprühätzverfahren eingearbeitet werden, so daß mit ausreichender Genauigkeit reproduzierbare Positionen und Durchmesser für die Durchstoßöffnungen 5 erzeugt werden können.

Als Lichtleitfasern 6 ausgebildete flexible Lichtleitelemente sind schließlich durch die Durchstoßöffnungen 5 der Flächenelemente 4 hindurchgeführt und liegen an einer abnehmbaren Anschlagplatte 7 an. Während im Positionierbereich Pb lediglich eine seitliche Führung der Lichtleitfasern 5 erfolgt, sind diese im Zugentlastungsbereich ZEB fest gehaltert. Das erfolgt durch Klemmen, indem eines der Flächenelemente 4.1, das die gleiche Verteilung von Durchstoßöffnungen 5 besitzt wie die beiden benachbarten, gegen diese senkrecht zu den Faserachsen verschoben auf den Führungsbolzen 1,2gehaitert ist, und so eine Scherspannung auf die Lichtleitfasern 6 wirkt.

Als alternative oder gleichzeitige Befestigungsmaßnahme ist das Ausgießen der dem Flächenelement 4.1 benachbarten Räume 8,9 mit einem aushärtenden Mittel, z.B. einem Gießharz o.a. vorgesehen.

Für die Gewährleistung eines senkrechten Strahlungseinfalls auf die Faserenden sind zur Faserausrichtung die Flächenelemente 4 definiert zueinander versetzt angeordnet, ohne jedoch damit eine starre Befestigung zu erzielen. Die Flächenelemente 4 verlaufen dadurch windschief zu den Faserachsen.

Nachdem alle Lichtleitfasern 6 durch die Flächenelemente 4 bis zur Anschlagplatte 7 hindurchgeschoben und befestigt sind, kann die Anschlagplatte 7 entfernt werden. Wie für eine Faser 6.1 in Fig.2 dargestellt, erfolgt eine Anpassung und Ankopplung des gesamten Elementepakektes an eine Spaltenmaske 10, die in der Fokalebene eines nicht dargestellten dispergierenden Systems angeordnet ist, so daß die Enden der Lichtleitfasern 6 mit wenigen Zehntel Millimetern Abstand mittig hinter zugeordneten Austrittsspalten 11 angeordnet sind, deren Querschnitt höchstens dem des zugeordneten lichtleitenden Elementekerns entspricht. Dazu besitzen die Durchstoßöffnungen 5 im Positionierbereich Pb gleiche Koordinaten wie die Austrittsspalte 11. Im Zugentlastungsbereich ZEB geht die Verteilung der Durchstoßöffnungen 5 vorteilhafterweise in eine äquidistanze Veteilung über.

Als Lichtleitfasern werden vorteilhafterweise solche mit kleiner numerischer Apertur und mit angepaßter wellenlängenmäßiger Durchlaßfähigkeit verwendet. Damit ist gezielt Einfluß auf die Erfassung der über die Spaltenmaske 10 aus dem dispergierenden optischen Sytems austretenden Strahlung und deren Weiterleitung zu nehmen.

Es ist auch möglich, sowohl an die Spaltenmaske 10 als auch an eine nicht dargestellte Empfängerverteilung ein Elementepaket zu koppeln, wobei die Verteilung der Durchstoßöffnungen des Elementepaketes an der Spaltenmaske 10 der der Austrittsspalte 11 und an der Empfängerverteilung der der Empfänger entspricht. Beide Elementepakete sind entsprechend durch Lichtleitfasern gekoppelt.

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Positionierung von Enden flexibler Lichtleitelemente, die an ihren Enden angrenzenden Abschnitten durch einen Block hindurch geführt und befestigt sind, gekennzeichnet dadurch, daß der Block aus zueinander im wesentlichen parallen dünnen Flächenelementen besteht, die mit Abstand gehaltert sind und ein Elementepaket bilden, das in zwei benachbarte Bereiche, einen Positionier-und einen Zugentlastungsbereich unterteilt ist, und daß innerhalb eines jeden der beiden Bereiche eine zumindest annähernd gleiche Verteilung von Durchstoßöffnungen für die Lichtleitelemente vorhanden ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Lichtleitelemente im Positionierbereich durch die entsprechend einer abzubildenden Strahlungsverteilung angeordneten Durchstoßöffnungen hindurchgeführt und im Zugentlastungsbereich, der eine im wesentlichen äquidistante Anordnung der Durchstoßöffnungen aufweist, befestigt sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß an den Positionierbereich eines Spaltmaske angekoppelt ist, durch die die abzubildende Strahlungsverteilung tritt und die Öffnungen der Spaltmaske höchstens dem Querschnitt des zugeordneten lichtleitenden Elementekerns entspricht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß der Zugentlastungsbereich eine Gruppe von drei eng benachbarten Flächenelementen enthält, von denen das mittlere gegenüber den benachbarten zur Klemmung senkrecht zu den Achsen der Lichtleitelemente verschoben gehaltert ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet dadurch, daß Räume zwischen den Flächenelementen des Zugentlastungsbereiches mit einem aushärtenden Mittel ausgegossen sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Flächenelemente des Elementepaketes windschief zu den Faserachsen angeordnet verlaufen.

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