DD291837B5 - Empfangseinrichtung für Echelle-Poiychromatoren - Google Patents

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Empfangseinrichtung fur Echelle-Polychromatoren und dient zur Bestimmung der Intensität verschiedener Spektrallmien eines Strahlungsspektrums

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Echelle-Spektrometer haben gegenüber anderen Spektrometern den Vorteil einer höheren Auflosung oder eines kleineren, kompakteren Aufbaus bei gleicher Auflosung Uberlicherweise wird in derartigen Geraten ein Dispersionsprisma zur Ordnungstrennung verwendet Dabei sind bestimmten Orten in einer Fokalflache bestimmte Wellenlangen zugeordnet, wobei jede Wellenlange in mehreren Ordnungen auftritt In welcher Ordnung die jeweilige Wellenlange am intensivsten erscheint, hangt vom Blazewinkel des verwendeten Echelle-Gitters ab

Zur Bestimmung der Intensität verschiedener Spektrallmien sind in der Fokalebene Empfangseinrichtungen angeordnet Diese können Austnttsspalte sein, deren gegenseitige Lage in Form einer Maske fixiert sind und denen Lichtleiter nachgeschaltet sind, die das Licht von den Austrittsspalten wahlweise zu Empfangern leiten (DD 217 626) Ebenfalls bekannt sind Anordnungen von Halbleiter-Empfängern in der Fokalebene

Die aus der Technologie der Gitterherstellung resultierende Blazewinkel-Toleranz, die noch verstärkt wird durch Meßfehler bei der Prüfung der Gitter sowie Änderungen des wirksamen Blazewinkels infolge einer Unterschiedlichkeit zwischen Prüf- und Einsatzbedingungen ist meist so groß, daß die Ordnung, in der eine Spektrallmie am intensivsten erscheint, sich von Gitter zu Gitter verschieben kann, insbesondere bei hoher Ordnung am unteren Ende des Spektralbereiches In einer bestimmten, fur den Nominalwert des Blazewinkels gunstigen Ordnung kann sich die Intensität um mehr als einen Faktor 10 (10 dB) andern Die Folge ist eine wesentliche Verschlechterung der Nachweisgrenze

Wird die Blazewinkel-Toleranz so stark eingeengt, daß sich die intensivste Ordnung der Linien nicht verschiebt, wird die Gitterausbeute stark eingeschränkt, was ebenfalls unokonomisch ist

Aus DD 222 686 A1 ist bekannt, das Spektrallicht mehrerer unterschiedlicher Spektrallmien, d h Wellenlangen, die fur ein Element charakteristisch sind, einem Empfanger optisch zuzuordnen Das oben erwähnte Problem der Verschiebung der Ordnung, in der eine Spektrallmie am intensivsten erscheint, ist nicht Gegenstand dieser Druckschrift

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Erfindung hat die Aufgabe, das Nachweisvermogen einer Empfangseinrichtung fur Echelle-Polychromatoren, unabhängig von Fertigungstoleranzen bei der Gitterherstellung, zu erhohen

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemaßen Anordnung durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs gelost

Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhangigen Ansprüche

Vorteilhafterweise sind die weiteren Empfangselemente fur diejenigen Spektrallmien vorgesehen, fur die ein Intensitatsverlust von mehr als 8 dB infolge der Lage des Blazewinkels am Rande des Toleranzbereiches auftritt

Die intensivste Ordnung m, in der eine Spektrallinie der Wellenlange λ bei einem Soll-Blazewinkel ε₀ erscheint, berechnet sich nach

χ _ sin ex + Sin (2 ε_ο- α)

wobei m auf die nachstliegende ganze Zahl m zu runden ist Hierbei sind

α der Gitter-Einfallswinkel und g der Gitter-Strichabstand

Der maximal mögliche Intensitatsverlust in dB ergibt sich nach

ι ™ ι Γ π COS α |~sin a + Sin (2ε-α) l_v = -20 log sin с [_ _K

9 - m

wobei fur den Blazewmkel ε der jeweils ununstigere Wert einzusetzen ist Die smc-Funktion ist als sine χ = sin x/x zu berechnen Mit Δε fur die Blazewinkel-Toleranz ist

ε = ε_ο + Δε fur m< mund

ε = ε_ο-Λε furm>m

einzusetzen Das weitere Empfangselement ist bei Überschreiten der Grenze fur den Intensitatsverlust in der Ordung

m' = m + 1 fur m> m und

m' = m - 1 fur m< m

vorzusehen

Es ist ebenfalls vorteilhaft, neben den Empfangselementen fur die Spektral Analyse solche fur Justier- und Prufzwecke vorzusehen So ist es zur Prüfung des Blazewinkels gunstig, eine der Pruflmien in zwei benachbarten Ordnungen mit Empfangselementen zu bestucken, auch wenn die Grenze fur den Intensitatsverlust nicht überschritten wird Empfangselemente in der Empfangsvorrichtung sind entweder Spalte einer Spaltmaske, von denen lichtfuhrende Mittel zu Empfangern ausgehen oder Teile eines Halbleiter-Empfangers

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend anhand der schematischen Zeichnung naher erläutert werden Die Figur zeigt die Anordnung von Empfangselementen E in einem Teil der Fokalebene eines Polychromators, wie er ζ B in den DD 217 626 und 226 beschrieben ist In der Anordnung sind die Empfangselemente E fur 134 Spektrallmien zu Analysezwecken (meist zwei Linien je Element) und vier Spektrallmien fur Justier- und Prufzwecke entsprechend DD 260 326 einem Wellenlangenbereich von 193 bis 852 nm vorgesehen Auf der Grundlage der Daten

a =68,2° -Gitter Einfallswinkel g = 13 3 nm - Gitter-Strichabstand ε₀ =64,2° - Gitter-Blazewinkel Ae = 0,5° - Blazewinkel-Toleranz

sind gemäß der Erfindung zu den 138 Empfangselementen E sowie 1 bis 6 zusätzlich weitere sechs Empfangselemente T bis 6' entsprechend dem Kriterium fur den maximalen Intensitatsverlust hinzugefugt

Nr Element Wellenlange [nm] max Intensitatsverlust [dB] Ersatzlinie

V 2' 3' 4' 5' 6'

1	As
2	Hg
3	Se
4	B
5	P
6	Co

Wellenlange [nm]	max
193,70	8,5
194,16	8,5
207,48	10,9
208,96	8,2
214,91	10,5
240,73	9,4

Claims (5)

1. Empfangseinrichtung für Echelle-Polychromatoren mit einem Echelle-Gitter, dessen Blazewinkel innerhalb eines Blazewinkel-Toleranzbereiches liegt, bestehend aus ortsfesten in einer Fokalflache angeordneten Empfangselementen fur Spektrallinien, gekennzeichnet dadurch, daß fur mindestens einen Teil der Spektrallinien neben einem ersten Empfangselement mindestens ein weiteres fur eine andere Ordnung ein und derselben Wellenlange vorgesehen ist.

2. Empfangseinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die weiteren Empfangselemente fur diejenigen Spektrallinien vorgesehen sind, fur die ein Intensitatsverlust von mehr als 8 dB infolge der Lage des Blazewinkels am Rande des Blazewinkel-Toleranzbereiches auftritt.

3. Empfangseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß neben den Empfangselementen für die Spektrallinien zur Spektralanalyse, Empfangselemente fur Spektrallinien zu Justier- und Prufzwecken vorgesehen sind.

4. Empfangseinrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Empfangselemente Spalte einer Spaltmaske sind, von denen lichtführende Mittel zu Empfangern ausgehen.

5. Empfangseinrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Empfangselemente Teile eines Halbleiter-Empfangers sind.