DE10233375A1 - Verfahren zur spektroskopischen Messung der Extinktion, der Transmission, der Remission oder der Reflexion von Proben und Spektrometer zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung der Extinktion von Proben. DOLLAR A Es werden ein Messverfahren und ein Spektrometer beschrieben, die dadurch gekennzeichnet sind, dass das Licht (2) von der Lichtquelle (1) auf ein das Licht streuendes optisches Fenster (4) fokussiert wird, dass hinter diesem Fenster die Probe (6) angeordnet und durch das Fenster (4) bestrahlt wird und dass das von der Probe oder den Proben in entgegengesetzter Richtung zur Einstrahlung reflektierte und/oder remittierte Licht (7) sowie ein Teil des an dem Fenster gestreuten Lichtes (8) mit optischen Elementen (9, 10, 11) auf die Eintrittsöffnung eines Spektrographen oder die Eintrittsöffnung (12) eines zu dem Spektrographen führenden Lichtleitkabels (13) fokussiert wird. Bei fehlender Probe (6) wird aus dem an dem Fenster (4) gestreuten Licht ein Referenzspektrum aufgezeichnet. Nach Aufzeichnung eines Spektrums einer Probe hinter demselben Fenster wird das Referenzspektrum zur Ermittlung der Extinktion, Transmission, Remission oder Reflexion dieser Probe benutzt.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Extinktion, Transmission, Remission oder Reflexion von Proben mit einer oder mehreren Lichtquellen, mit einem oder mehreren Messkanälen, in denen das Licht durch eine Optik oder viele Optiken auf die Probe oder viele Proben fokussiert wird und von dieser oder diesen über weitere Optiken auf einen Spektrographen oder zu den Spektrographen führenden Lichtleitkabeln gelenkt wird. Weiter betrifft die Erfindung ein Spektrometer zur Durchführung des Verfahrens.
• Derartige Spektrometer sind aus dem Stand der Technik bekannt. Einen guten Überblick über dieses Verfahren gibt das Buch „IR-Spektroskopie" von H. Günzler und H. M. Heise, das 1996 in der VCH Verlagsgesellschaft mbH erschienen ist. Bei der Messung der spektralen Eigenschaften von Proben ist zu beachten, dass die Spektrometer selbst spektral nicht neutral sind. Wesentliche Bestandteile der Spektrometer sind die Lichtquellen, die Optiken und die Sensoren, die jeweils ein eigenes spektrales Verhalten zeigen. Misst man mit einem Spektrometer die spektrale Eigenschaft einer Probe, so hat man stets den Einfluss des Spektrometers zu berücksichtigen. In der Regel erfolgt das durch Messung gegen eine bekannte Referenzprobe.
• Unter dem Kapitel „Spektralzerlegung" werden in dem genannten Buch auf den Seiten 58 bis 61 derartige Anordnungen beschrieben, wobei die Referenzprobe in einem Vergleichstrahlengang gemessen wird. Der Vergleichsstrahlengang muss gleiche optische Eigenschaften wie der Messstrahlengang besitzen und das Licht muss über optische Umschalter abwechselnd zur Messprobe und zur Referenzprobe gelenkt werden. Das ist technisch sehr aufwendig und im Einsatz unpraktisch. Solche Geräte werden daher nur im Labor eingesetzt.
• Nach dem Stand der Technik erfolgt ferner die Anordnung der Probe in den Strahlengang stets in einer definierten Position. Die Messung der Probe aus einiger Entfernung oder in schneller Bewegung wird gänzlich unmöglich. Das ist jedoch für viele Aufgaben der Qualitätskontrolle im Prozess unerlässlich.
• Zur Messung der Remission oder Reflexion von Proben wird die spektrale Verteilung der Intensität des eingestrahlten Lichtes mit der spektralen Verteilung der Intensität des remittierten Lichtes verglichen. Dabei wird nach dem Stand der Technik auf ein mit einer bekannten Remission diffus streuendes, spektral neutrales Medium Bezug genommen. Für die Remission an der Probe wird eine Kosinus-Verteilung vorausgesetzt. Die Eichung des Spektrometers erfolgt mit Eichstandards, deren Remission angegeben ist, und die in gewissen Abständen am Ort der Probe angeordnet werden. Die Kalibrierung des Messsystems erfolgt dann durch Aufruf einer Eichroutine. Da sowohl die Lichtquellen als auch die Sensoren über die Zeit in ihrer Funktion nicht konstant bleiben, muss die Kalibrierung des Systems möglichst zeitnah zur Probenmessung erfolgen, was durch das aufwändige Handling umständlich ist. Weitere Nachteile ergeben sich aus den Eigenschaften der Standards, die über die Messfläche nur eine begrenzte Homogenität der optischen Eigenschaften haben und spektral nicht völlig neutral sind. Die Eichstandards haben auch die Eigenschaft in Abhängigkeit von der Luftfeuchtigkeit an der Oberfläche Wasser zu absorbieren, was ihre Tauglichkeit für das Kalibrieren weiter einschränkt.
• Alle Spektrometer nach dem Stand der Technik zeigen bei zunehmender Entfernung von der Messoptik eine sich verändernde Verteilung der gemessenen Spektren. Bei Folien, die eine Schichtstärke im Bereich der Wellenlänge der Messstrahlung haben, treten Interferenzen auf, die eine spektrale Bewertung des Materials unmöglich machen. Beide Eigenschaften schränken den Einsatz von Spektrometern für viele Anwendungsfelder so auch insbesondere der Prozessmesstechnik erheblich ein.
• Die Aufgabe des Verfahrens zur Messung der Extinktion, Transmission, Remission oder der Reflexion und die Aufgabe des Spektrometers zur Durchführung des Verfahrens ist daher die Probe derart zu messen und das Spektrometer derart zu gestalten,
  dass die Probe aus großer Entfernung von dem Spektrometer gemessen werden kann,
  dass die Probe in schneller Bewegung gemessen werden kann, dass ein aufwändiges und zur Messung zeitnahes Kalibrieren mit Standards entfallen kann,
  dass die spektrale Verteilung der Messkurven unabhängig von den spektralen Eigenschaften der Spektrometer exakt bestimmt werden kann und
  dass bei der Messung , insbesondere von dünnen Folien, auftretende und die Messergebnisse verfälschende Interferenzen vermieden werden.
• Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil der Patentansprüche 1 bis 9 angegebenen Merkmale gelöst.
• Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
• 1 die schematisierte Darstellung einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Spektrometers mit einer Lampe und einem Ellipsoid bei der Messung der Probe
• 2 die schematisierte Darstellung einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Spektrometers mit einer Lampe und einem Ellipsoid bei der Messung einer transparenten Folie 3 eine schematisierte Darstellung eines erfindungsgemäß eingesetzten Spektrographen
• 4 die schematisierte Darstellung einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Spektrometers mit vielen Messstellen
• 5 die schematisierte Darstellung einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Anordnung der Sammellinsen im Spektrometer mit vielen Messstellen
• 6 die Darstellung der mit dem Spektrographen gemessenen Spektren
• 7 die Darstellung der Remission für eine gemessene Probe Bei der Ausführungsform gemäß 1 ist eine Halogenlampe 1 in dem ersten Brennpunkt eines elliptischen Konkavspiegels 3 angeordnet. Die von dieser Lichtquelle ausgesendeten Lichtstrahlen 2 werden in den zweiten Brennpunkt des Konkavspiegels fokussiert, wo das Fenster 4 angeordnet ist. Das Licht 2 wird an der streuenden Oberfläche 5 des Fensters teilweise gestreut. Das Licht 2 gelangt durch das Fenster auf die Probe 6 und erzeugt an der Probe eine Remission 7. Ein Teil der Remission 7 und ein Teil des gestreuten Lichtes 8 wird durch den Umlenkspiegel 9 erfasst und über die beiden offaxis Parabolspiegel 10 und 11 auf die Eintrittsöffnung 12 eines zu einem Spektrographen führenden Lichtleitkabels 13 fokussiert. Das streuende Fenster 4 steht dabei genau im Brennpunkt des offaxis Parabolspiegels 10 und die Eintrittsöffnung 12 des Lichtleitkabels steht dabei genau im Brennpunkt des offaxis Parabolspiegels 11. Zwischen beiden offaxis Parabolspiegeln verläuft der Strahlengang parallel. Die Probe 6 kann zur Messung durch den Strahlengang geführt werden oder bei der Messung an das Fenster 4 gehalten werden. Wird die Messanordnung auf den Kopf gestellt, so kann die Probe 6 auch auf das Fenster 4 aufgelegt werden. Ist die Probe 6 hinter dem Fenster entfernt, so fällt die Strahlung 2 nach dem Fenster auf einen Strahlungsabsorber 14, der die gesamte Strahlung absorbiert. Für den nahen infraroten Spektralbereich wird hier beispielgebend ein an der Oberfläche stark aufgerauter Gummi genutzt, der einen hohen Gehalt an Graphit besitzt und in einer Entfernung von 40 cm zum Fenster gehaltert ist.
• Die 2 zeigt eine erfindungsgemäße Ausgestaltung des Spektrometers, die bevorzugt zur Messung dünner transparenter Proben oder transparenter Folien geeignet ist. Eine Halogenlampe 1 ist in dem ersten Brennpunkt eines elliptischen Konkavspiegels 3 angeordnet. Die von dieser Lichtquelle ausgesendeten Lichtstrahlen 2 werden in den zweiten Brennpunkt des Konkavspiegels fokussiert, wo eine Probenanordnung 20 fixiert ist. Sie besteht aus dem Abstandshalter 17, einem diffusen Reflektor 15 aus weißer Keramik und dem streuenden Fenster 4 aus Saphir. Der durch den Abstandhalter erzeugte Abstand beträgt für transparente Folien 2 mm, kann aber für andere transparente Proben auch größer gewählt werden. Die gesamte Probenanordnung ist zur Symmetrieachse der Einstrahlung geneigt, so dass die Oberfläche des Fensters 4 zur Symmetrieachse einen Winkel 19 von 20 einnimmt. Die Probe wird zur Messung zwischen das Fenster 4 und die Keramik 15 geschoben. Das Fenster 4 hat auf der der Probe zugewandten Seite eine aufgeraute Oberfläche 5 und die weiße Keramik ist ebenfalls auf der der Probe zugewandten Seite aufgeraut. Die Keramik ist spektral angenähert neutral, hat eine Remission von 83% mit angenäherter Kosinus-Verteilung des an der Oberfläche gestreuten Lichtes. Bei der Messung der Probe wird das einfallende Licht an der Oberfläche 5 teilweise gestreut, durchdringt die Probe 16 wird an der Keramik 15 diffus reflektiert und durchdringt wiederum die Probe sowie die streuende Oberfläche 5. Ein Teil dieser zurückkommenden Strahlung 18 wird durch den Spiegel 9 erfasst und über die beiden offaxis Parabolspiegel 10 und 11 auf die Eintrittsöffnung 12 eines zu einem Spektrographen führenden Lichtleitkabels 13 fokussiert.
• Die Neigung der Probenanordnung 20 zur Symmetrieachse der Einstrahlung sichert, dass bei der dargestellten Messanordnung kein an der Oberfläche des Fensters 4 oder der Probe 16 reflektiertes Licht über den Umlenkspiegel 9 zum Spektrographen gelangt.
• 3 zeigt einen zu dem Spektrometer gehörenden Spektrographen 21 in einem Schnitt. Das Lichtleitkabel 13 von den Messstellen wird an der Eintrittsöffnung des Spektrographen 22 befestigt. Das Licht von der Probe gelangt von dieser Öffnung auf ein holographisches Konkavgitter 23, das in der Austrittsebene 24 des Spektrographen das nach der Wellenlänge zerlegte Licht als Spektrum abbildet. In dem vorliegenden Beispiel wird ein Spektrum in dem Wellenlängenbereich zwischen 1400 und 2200 nm erzeugt. Generell sind die beschriebenen Anordnungen für einen Wellenlängenbereich von 190 nm bis 2500 nm geeignet. In der Austrittsebene des Spektrographen ist eine Zeilenkamera 25 mit Photodetektoren angeordnet, die das Lichtspektrum in elektrische Messsignale umwandelt. Die Messsignale werden in einem zum Spektrometer gehörenden Rechner gespeichert und ausgewertet. Aus den Messergebnissen werden die die Proben kennzeichnenden Merkmale abgeleitet. In dem vorliegenden Fall wird eine Zeilenkamera mit 256 Photodetektoren in einer Reihe genutzt, die einen Wellenlängenbereich von 1616 bis 2086 nm erfasst.
• 4 zeigt den Schnitt durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung des Spektrometers für die simultane Messung von vielen Proben bei einer Anordnung von vielen Messstellen in einer Reihe. In einem elliptischen Zylinderspiegel 27 von 80 cm Länge sind drei stabförmige Lampen 26 mit einer Länge von jeweils 20 cm in einer Achse angeordnet, die senkrecht durch die Zeichenebene verläuft. Die Abstände zwischen den Lampen betragen 8 cm. Über den elliptischen Zylinderspiegel 27 wird das Licht 2 von den Stablampen auf einen Probenraum 31 fokussiert, in dem die Proben 6 durch das Licht 2 bewegt werden. Der Probenbe reich 31 wird auf der Seite der Einstrahlung durch ein streifenförmiges Fenster mit einer Länge von 80 cm und von einem streifenförmigen Strahlungsabsorber 32, ebenfalls 80 cm lang, begrenzt. Beide streifenförmigen Komponenten laufen senkrecht zur Zeichenebene, parallel zu den Stablampen. Das streifenförmige Fenster besteht aus Glas und hat auf der der Einstrahlung zugewandten Seite eine raue Oberfläche 30. Der Strahlungsabsorber 32 besteht aus Gummi mit einem hohen Graphitgehalt und ist an der Oberfläche aufgeraut. Der Absorber hat einen Abstand zum Fenster 29 von 40 cm und absorbiert die auftreffende Strahlung komplett.
• Das einfallende Licht 2 wird an der streuenden Oberfläche 30 des Fensters teilweise gestreut. Das Licht 2 gelangt durch das Fenster auf die Proben 6 und erzeugt an den Proben 6 eine Remission 33. Ein Teil der Remission 33 und ein Teil des gestreuten Lichtes 8 werden durch den Umlenkspiegel 28 erfasst und über eine Reihe von 32 Sammellinsen 34 auf 32 Eintrittsöffnungen 12 von zu einem optischen Multiplexer führenden Lichtleitkabeln 13 fokussiert. Der optischen Multiplexer ist in der DE 198 60 284 detailliert beschrieben. Über den optischen Multiplexer gelangt das Licht von den Proben 6 und dem streuenden Fenster 29 zum Spektrographen 21. Der Multiplexer hat 32 Eingänge für Lichtleitkabel und vier Eingänge, die zur Dunkelsignalmessung genutzt und nicht angeschlossen werden. Der optische Multiplexer schaltet mit hoher Geschwindigkeit alle Lichtleitkabel 13 nacheinander auf den Eingang 22 des Spektrographen.
• Die Eintrittsöffnungen 12 stehen im Brennpunkt der Sammellinsen 34. Die Sammellinsen 34 bilden in Richtung zum Probenraum 31 um ihre optischen Achsen Strahlungszylinder, die Durchmesser von der Größe ihrer Öffnungen besitzen. Diese Strahlungszylinder werden durch den Spiegelstreifen 28 um 90° abgelenkt und durchdringen den Probenraum. Nur in dem von diesen 32 Zylindern gebildeten Raum im Probenraum gelangt Licht von den Proben über den Umlenkspiegel 29 in den Spektrographen. Diese Reihe von 32 Zylindern bildet folglich den Messbereich der Messanordnung, der den Probenraum in 32 Messspuren unterteilt und denen durch den Spektrographen 32 Messkanäle zugeordnet werden. Große Proben können mit hoher Frequenz repetierend gemessen werden und aus den spektralanalytischen Messergebnissen kann ein räumlich auflösendes spektrometrisches Rasterbild der Probe zusammengesetzt werden.
• 5 zeigt den Schnitt durch die mechanische Aufnahme 35 für die Reihe von 32 Sammellinsen 34, die das Licht vom Probenraum auf die Eintrittsöffnungen 12 der Lichtleitkabel 13 fokussieren.
• 6 zeigt ein Diagramm, wobei die mit der Zeilenkamera gemessenen Spektren als Photodetektorsignale über der Wellenlänge aufgetragen sind. Die Signale der Photodetektoren sind in Counts angegeben, wie sie bei einer Wandlung eines analogen in ein digitales Signal entstehen. Der dargestellte Wellenlängenbereich reicht von 1616 bis 2086 nm. Wird die Lichtquelle abgeschaltet, so misst man ein sogenanntes Dunkelsignal 39, das im wesentlichen durch den Dunkelstrom der Photodetektoren und dem eingestellten Offset der nachfolgenden analogen Elektronik entsteht. Die Messkurve 38 zeigt die Messsignale der Anordnung zu 1 bei fehlender Probe. Sie werden aus dem Dunkelsignal und dem von dem Fenster 4 in den Messkanal gestreuten Licht gebildet. Das Spektrum 37 zeigt die Signale für eine Kunststoffprobe aus Polypropylen, die an das Fenster 4 gehalten oder aufgelegt wurde. Das Spektrum 36 zeigt die Signale für einen Keramikstandard, der an das Fenster 4 gehalten oder aufgelegt wurde. Der Standard remittiert Licht mit einer angenäherten Kosinusverteilung und hat bei 1620 nm eine Remission von 18% hat.
• Das Spektrum 37 der Kunststoffprobe ist für deren Remission nicht sehr aussagekräftig, da das Spektrum durch die spektralen Eigenschaften des Spektrometers der sogenannten Gerätefunktion dominiert wird. Diese werden durch die Kurven 36 und 38 charakteristisch beschrieben. Das charakteristische Absorptionsspektrum der Probe muss durch mathematische Operationen von der Gerätefunktion getrennt werden. Dazu müssen zunächst von allen gemessenen Spektren die Dunkelsignale abgezogen werden. Das korrigierte Signal von dem streuenden Fenster 41 wird als I_S(λ), das korrigierte Signal von dem Keramikstandard 40 wird als I_K(λ) und das korrigierte Signal von dem Probe 42 wird als I_P(λ) bezeichnet. Die Remission der Probe kann man in guter Näherung nach der folgenden Beziehung berechnen: R_p (λ) = K * I_p(λ) / I_S(λ) angegeben in Da der Remissionswert der Keramik bei 1620 nm mit 18 bekannt ist, lässt sich K nach der folgenden Beziehung berechnen: K = 18% * IS(1620 nm) / IK(1620 nm) = 13
• 7 zeigt die in dieser Weise berechnete Remission der Probe als Funktion der Wellenlänge, angegeben in %.
• Da sich die Streueigenschaften des Fensters mit der Zeit nicht ändern und das Fenster sich spektral völlig neutral verhält, kann nach erfolgter Bestimmung des Faktors K das Gerät sich zeitnahe bei fehlender Probe über das Streulicht an dem Fenster 4 selbst kalibrieren. Ein zur Messung der Proben zeitnahes aufwändiges und fehlerhaftes Kalibrieren mit Standards kann entfallen. Eine exakte Angabe der Remission lässt sich nur angeben, wenn die Proben und Standards direkt an das Fenster 4 oder 29 gehalten oder auf das Fenster gelegt werden. Ist dagegen nur die spektrale Verteilung der Remission der Proben interessant, kann auf ein Kalibrieren mit dem Keramikstandard gänzlich verzichtet werden. Die spektrale Verteilung ändert sich auch nicht mit der Entfernung von dem Fenster 4 oder 29.
• Die beschriebene Vorgehensweise lässt sich für das System für transparente Proben nach 2 und das System mit vielen Messstellen nach 4 auf jede einzelne Messstelle übertragen. Auch in diesen Fällen werden die Messsignale bei fehlender Probe abzüglich der Dunkelsignale als I_S(λ) zur Berechnung der relativen oder absoluten Remission der Probensignale benutzt.
• Je nach Beschaffenheit der Probe und nach der gewünschten Angabe der spektralen Eigenschaften der Probe lassen sich die Ergebnisse der Remission nach bekannten physikalischen Zusammenhängen in eine Extinktion, Transmission oder Reflexion umrechnen.

1

Lichtquelle

2

Strahlengang zur Probe

3

Elliptischer Konkavspiegel

4

Fenster mit das Licht streuender Eigenschaft

5

Raue Oberfläche des Fensters

6

Probe oder viele Proben

7

Das von der Probe in den Messkanal remittierte Licht

8

Das von der rauen Oberfläche des Fensters gestreute

Licht

9

Umlenkspiegel

10

Offaxis Parabolspiegel

11

Offaxis Parabolspiegel

12

Eintrittsöffnung des Spektrographen

13

Lichtleitkabel zum Spektrographen

14

Lichtabsorber

15

Diffuser Lichtreflektor

16

Zu messende transparente Folie

17

Abstandshalter für das Fenster und den diffusen

Reflektor

18

Das von der Probenanordnung remittierte Licht in den

Messkanal

19

Winkel zwischen der optischen Achse der Einstrahlung

und der Oberfläche der Probenanordnung

20

Probenanordnung, bestehend aus dem Abstandshalter, dem

diffusen Reflektor und dem streuenden Fenster

21

Spektrograph

22

Eintrittsöffnung des Spektrographen

23

Holographisches Konkavgitter

24

Bildfeldebene der Spektren

25

Zeilenkamera

26

Stabförmige Lichtquelle

27

Elliptischer Zylinderspiegel

28

Langgestreckter Umlenkspiegel, überdeckt den gesamten

Messbereich

29

Langgestrecktes Fenster mit streuender Eigenschaft

30

Raue Oberfläche des Fensters

31

Probenraum

32

Strahlungsabsorber

33

Remission von der Probe

34

Anordnung von Sammellinsen senkrecht zur Zeichenebene

35

Darstellung der Sammellinsen von 4 in einem

senkrechten Schnitt zur Zeichenebene

36

Darstellung der Messung einer Eichkeramik mit 18°-

Remission an Stelle der Probe

37

Messung einer Probe

38

Messung des an dem Fenster gestreuten Lichtes ohne

Probe

39

Messung des Dunkelsignals bei abgeschalteter

Lichtquelle

40

Das Signal von der Eichkeramik

41

Das Signal von dem streuenden Fenster

42

Das Signal von der Probe

43

Die ermittelte spektrale Verteilung der Remission einer

Probe

Claims (9)

1. Verfahren zur spektroskopischen Messung der Extinktion, Transmission, Remission oder Reflexion von Proben, mit einer oder mehreren Lichtquellen mit einem oder mehreren Messkanälen, in denen das Licht durch eine Optik oder viele Optiken auf die Probe oder viele Proben fokussiert wird und von dieser oder diesen über weitere Optiken auf einen Spektrographen oder zu den Spektrographen führenden Lichtleitkabeln gelenkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Licht (2) von der Lichtquelle (1) oder den Lichtquellen (26) auf das Licht streuende optische Fenster (4, 29) fokussiert wird, dass hinter diesen Fenstern die Probe (6) oder viele Proben (6) angeordnet werden und durch die Fenster (4, 29) bestrahlt werden, dass das von der Probe oder den Proben in entgegengesetzter Richtung zur Einstrahlung reflektierte und oder remittierte Licht (7, 33) mit optischen Elementen (9, 10, 11 oder 28, 34) auf die Eintrittsöffnung (22) eines Spektrographen (21) oder die Eintrittsöffnungen (12) zu dem Spektrographen führenden Lichtleitkabeln (13) fokussiert wird und dass ein Teil des an den Fenstern (4, 29) gestreuten Lichtes (8) mit optischen Elementen (9, 10, 11 oder 28, 34) auf die Eintrittsöffnung (22) eines Spektrographen (21) oder die Eintrittsöffnungen (12) zu dem Spektrographen führenden Lichtleitkabeln (13) gelenkt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei fehlender Probe hinter den Fenstern (4, 29) eine Remission oder Reflexion in Richtung der Einstrahlung (2) durch einen freien Raum, durch Lichtfallen oder durch Lichtabsorber (14, 32) verhindert wird, dass der von dem Spektrographen erfasste Anteil des an einem Fenster gestreuten Lichtes (8) bei fehlender Probe (6) durch den Spektrographen als Spektrum (38) aufgezeichnet wird und nach Aufzeichnung eines Spektrums (37) einer Probe hinter demselben Fenster als Referenzspektrum zur Ermittlung der Extinktion, Transmission, Remission oder Reflexion dieser Probe benutzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das an den Fenstern (4, 29) gestreute Licht (8) als auch das von der Probe oder den Proben remittierte Licht (7, 33) über denselben optischen Weg sowie dieselben optischen Elementen in den Spektrographen (21) gelangt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet , dass bei der Messung von transparenten Proben, insbesondere auch von transparenten Folien (16), in Einstrahlrichtung hinter der Probe ein diffuser Reflektor (15) angeordnet ist, dass bei außerordentlich dünnen transparenten Proben in der Größenordnung von einigen Wellenlängen der Abstand zwischen dem streuenden Fenster und dem diffusen Reflektor sehr klein ist, dass die Probenoberfläche und Fensteroberfläche einen so großen Winkel (19) zur Einstrahlrichtung und Messrichtung der Probe haben, dass eine Reflexion des eingestrahlten Lichtes (2) von der Oberfläche der Probe oder von der Oberfläche des Fensters in den Nachweisstrahlengang ausgeschlossen ist, dass der Anteil (18) des an dem Fenster (4) und dem Reflektor (15) gestreuten Lichtes bei fehlender Probe (16) durch den Spektrographen als Referenzspektrum aufgezeichnet wird und nach Aufzeichnung eines Spektrums einer Probe zur Ermittlung der Extinktion, Transmission, Remission oder Reflexion dieser Probe benutzt wird.
5. Spektrometer zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (1) in einem Brennpunkt eines elliptischen Konkavspiegels (3) angeordnet ist, dass in dem entsprechend anderen Brennpunkt des Konkavspiegels das Fenster (4) angeordnet ist, dass das Fenster (4) entweder aus das Licht streuendem Material besteht oder ein- beziehungsweise beidseitig an der Oberfläche (5) aufgeraut ist, dass ausgehend von der Lampe (1), in dem Strahlengang (2), hinter dem Fenster (4), die Probe (6) angeordnet ist oder durch den Strahlengang (2) geführt wird und dass im Strahlengang (2), hinter der Probe (6), ein großer freier Raum, ein Strahlungsabsorber (14) oder eine Strahlungsfalle angeordnet ist, dass in der optischen Achse des elliptischen Konkavspiegels (3), zwischen der Lichtquelle (1) und dem Fenster (4), ein Umlenkspiegel (9) angeordnet ist, der das Licht von der Probe (6) über Sammellinsen oder Konkavspiegel (10, 11) zur Eintrittsöffnung (12) des Spektrographen (18) oder eines zum Spektrographen (23) führenden Lichtleitkabels (13) lenkt.
6. Spektrometer zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (1) in einem Brennpunkt eines elliptischen Konkavspiegels (3) angeordnet ist, dass in dem entsprechend anderen Brennpunkt des Konkavspiegels der Probenhalter (20) angeordnet ist, dass der Probenhalter eine Aufnahme (17) hat, die das Fenster (4) und einen diffusen, weißen Reflektor (15) in einem festen Abstand zueinander fixiert, dass das Fenster (4) auf der zum Reflektor gewandten Seite (5) aufgeraut ist und der Reflektor auf der dem Fenster zugewandten Seite eine diffus streuende Oberfläche hat und dass die Probe (16) zur Messung seitlich in den zwischen dem Fenster und dem Reflektor gebildeten Spalt eingeführt wird.
7. Spektrometer zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere stabförmige Lichtquellen (26) in der einen Brennpunktgeraden eines elliptischen Zylinderspiegels (27) angeordnet sind, dass in der entsprechend anderen Brennpunktgeraden des elliptischen Zylinderspiegels (27) ein langgestrecktes Fenster (29) angeordnet ist, das den gesamten Messbereich abdeckt, dass das Fenster (27) entweder aus das Licht streuendem Material besteht oder ein- beziehungsweise beidseitig an der Oberfläche (30) aufgeraut ist, dass ausgehend von der Lampe oder Lampen (26) in dem Strahlengang (2) hinter dem Fenster (29) die Proben (6) angeordnet sind oder durch den Strahlengang (2) geführt werden, dass im Strahlengang (2) hinter den Proben (6) ein großer freier Raum, ein Strahlungsabsorber (32) oder eine Strahlungsfalle angeordnet ist, dass in der Symmetrieebene des elliptischen Zylinderspiegels (27), zwischen den Lichtquellen (26) und dem Fenster (29), ein langgestreckter Umlenkspiegel (28) angeordnet ist oder viele einzelne Umlenkspiegel angeordnet sind, die das an dem Fenster (29) gestreute Licht und das von den Proben (6) remittierte Licht (33) auf die Eintrittsöffnungen (12) von Lichtleitkabeln (13) lenken und dass alle diese Lichtleitkabel an einem optischen Multiplexer angeschlossen werden, der nacheinander das Licht der einzelnen Lichtleitkabel auf die Eintrittsöffnung (22) eines Spektrographen (21) überträgt.
8. Spektrometer zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass hinter dem Umlenkspiegel (28) oder den Umlenkspiegeln in Richtung zu den Eintrittsöffnungen (12) der Lichtleitkabel (13) Linsen (34) oder Linsenkombinationen angeordnet sind.
9. Spektrometer zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass hinter dem Umlenkspiegel (28) oder den Umlenkspiegeln in Richtung zu den Eintrittsöffnungen (12) der Lichtleitkabel (13) Konkavspiegel oder Kombinationen von Konkavspiegeln angeordnet sind.