DE1129307B

DE1129307B - Optical alignment system

Info

Publication number: DE1129307B
Application number: DE1961P0026399
Authority: DE
Inventors: Michael Alan Ford
Original assignee: Perkin Elmer Corp
Current assignee: Applied Biosystems Inc
Priority date: 1960-01-18
Filing date: 1961-01-17
Publication date: 1962-05-10
Also published as: GB909445A

Description

Optisches Abgleichsystem Die Erfindung betrifft ein optisches Abgleichsystem, bei welchem eine Strahlungsempfängeranordnung von einem Meß- und einem Vergleichsstrahlenbündel beaufschlagt wird und im Strahlengang des Meßstrahlenbündels eine zu untersuchende Probe und im Strahlengang des Vergleichsstrahlenbündels eine Abschwächervorrichtung angeordnet ist und bei welchem zum Abgleich der Intensitäten die Abschwächervorrichtung nach Maßgabe des Ausgangssignals der Strahlungsempfängeranordnung durch eine Abgleichvornchtung selbsttätig verstellbar ist.Optical alignment system The invention relates to an optical alignment system, in which a radiation receiver arrangement of a measuring and a comparison beam is applied and one to be examined in the beam path of the measuring beam Sample and an attenuator device in the beam path of the comparison beam is arranged and in which the attenuator device is used to adjust the intensities in accordance with the output signal of the radiation receiver arrangement by an adjustment device is automatically adjustable.

Im allgemeinen werden das Meßstrahlenbündel und das Vergleichsstrahlenbündel abwechselnd auf einen einzigen Strahlungsempfänger geleitet, und aus dem Ausgangssignal des Empfängers wird durch phasenempfindliche Demodulation ein Steuerwert für die Abgleichvorrichtung abgeleitet. Die Abschwächervorrichtung wird in der Regel von einer Blende gebildet. Der Stellweg der Abschwächervorrichtung dient als Maß für die Schwächung des Meßstrahlenbündels durch die zu untersuchende Probe. Es ist bekannt, in den Strahlengang des Vergleichs strahlenbündels außerdem eine Vergleichszelle anzuordnen, z. B. um die Absorption durch ein Lösungsmittel in der Probe zu kompensieren. Bei Spektrophotometern ist außerdem ein Monochromator vorgesehen, welcher bewirkt, daß die Strahlenbündel nur Licht einer bestimmten Wellenlänge enthalten oder daß nur Licht einer Wellenlänge am Strahlungsempfänger wirksam wird. Durch Verstellen des Monochromators wird es dann möglich, nacheinander das gesamte Spektrum abzutasten.In general, the measuring beam and the comparison beam alternately directed to a single radiation receiver, and from the output signal of the receiver is a control value for the Adjustment device derived. The attenuator device is usually from formed by a diaphragm. The travel of the attenuator is used as a measure for the weakening of the measuring beam by the sample to be examined. It is known, In addition, a comparison cell in the beam path of the comparison beam to arrange, e.g. B. to compensate for absorption by a solvent in the sample. In the case of spectrophotometers, a monochromator is also provided, which has the effect of that the bundles of rays only contain light of a certain wavelength or that only light of one wavelength is effective at the radiation receiver. By adjusting of the monochromator it is then possible to scan the entire spectrum one after the other.

Bei diesen Abgleichsystemen wird eine Intensitätsänderung im Meßstrahlenbündel - z. B. durch Änderung der Absorption in der Probe bei Veränderung der Wellenlänge oder durch Veränderung der Probenkonzentration - kompensiert durch eine Verstellung der Abschwächervorrichtung im Vergleichsstrahlenbündel. Der Strahlungsempfänger dient nur als Nulldetektor, und weder die absolute Intensität der Strahlenbündel noch die Empfindlichkeit des Strahlungsempfängers gehen im Gleichgewichtszustand in die Messung ein. In these adjustment systems, there is a change in intensity in the measuring beam - e.g. B. by changing the absorption in the sample when changing the wavelength or by changing the sample concentration - compensated for by an adjustment the attenuator in the comparison beam. The radiation receiver serves only as a zero detector, and neither the absolute intensity of the beam nor the sensitivity of the radiation receiver go in the equilibrium state into the measurement.

In der Praxis wird jedoch der Abgleich mit einem gewissen Fehler behaftet sein, der von der Empfindlichkeit der Abgleichvorrichtung abhängt. Empfindlichkeit der Abgleichvorrichtung ist dabei das Verhältnis des Korrektursignals, das einem die Blende od. dgl. verstellenden Servomotor zugeführt wird, zu der dieses Korrektursignal hervorrufenden Abweichung der Motor- oder Blendenstellung von der Gleichgewichtslage. Wenn diese Empfindlichkeit zu groß gewählt wird, kann leicht eine Überregelung eintreten. Wenn die Empfindlichkeit zu klein ist, dann vermag das Abgleichsystem den Schwankungen in der Intensität des Meßstrahlenbündels unter Umständen nicht gleich zu folgen. Dadurch werden kleine Fehler hervorgerufen. Bei einem linearen Abwäscher, d. h. einem solchen, bei welchem das Verhältnis der Intensitäten vor und hinter dem Abschwächer linear vom Stellweg abhängen, machen sich solche Fehler prozentual um so stärker bemerkbar, je kleiner die durchgelassene Intensität ist. Wenn der Stellweg der Abschwächervorrichtung beispielsweise einen Fehler von 1% des Gesamtstellweges aufweist, dann macht dieser Fall nur 1% des Meßwertes aus, wenn die Abschwächervorrichtung (Blende) das Vergleichsstrahlenbündel praktisch ungeschwächt durchläßt, aber bereits 10%, wenn nur 10°/o des Vergleichsstrahlenbündels durchgelassen wird und 1000/0 bei einer Durchlässigkeit von 1°/o. In practice, however, the matching will be subject to a certain error be afflicted, which depends on the sensitivity of the adjustment device. sensitivity the adjustment device is the ratio of the correction signal that one the diaphragm or the like. Adjusting servomotor is supplied to which this correction signal causing deviation of the motor or diaphragm position from the equilibrium position. If this sensitivity is chosen too high, overregulation can easily occur. If the sensitivity is too low, then the adjustment system can handle the fluctuations in the intensity of the measuring beam may not be able to follow immediately. This causes small errors. In the case of a linear scrubber, i. H. one in which the ratio of the intensities in front of and behind the attenuator linearly depend on the travel, such errors are made all the more pronounced in percentage terms noticeable, the smaller the transmitted intensity. When the travel of the attenuator for example, has an error of 1% of the total travel, then this makes Only 1% of the measured value fails if the attenuator device (diaphragm) detects the comparison beam passes practically without weakening, but already 10% if only 10% of the comparison beam is transmitted and 1000/0 with a permeability of 1%.

Der relative Fehler wird natürlich groß, wenn z. B. durch Intensitätsänderungen der Strahlungsquelle oder durch Absorptionen in beiden Strahlenbündeln (CO- und Wasserdampfbanden) bei sonst ungeändertem System das Signal am Detektor stark verkleinert wird. Dann würde der Nachlaufmotor nur einen schwachen Steuerwert erhalten und könnte die Blende oder sonstige Abschwächervorrichtung nicht schnell genug den Änderungen des Meßstrahlenbündels nachführen. Umgekehrt würde bei einer starken Signalerhöhung, z. B. infolge einer Erhöhung der Intensität der Lichtquelle die Gefahr einer Überregelung bestehen. The relative error naturally becomes large when e.g. B. by changes in intensity the radiation source or by absorption in both beams (CO and If the system is otherwise unchanged, the signal at the detector is greatly reduced will. Then the follower motor would and could only receive a weak control value the diaphragm or other attenuator device does not respond quickly enough to the changes track the measuring beam. Conversely, with a strong signal increase, z. B. as a result of an increase in the intensity of the light source, the risk of over-regulation exist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Abgleichsystem zu schaffen, bei welchem der mittlere prozentuale Fehler klein und für den ganzen Meßbereich konstant gehalten wird. The invention is based on the object of creating a balancing system, at which the mean percentage error is small and for the entire measuring range is kept constant.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht durch die Verwendung einer Abschwächervorrichtung mit logarithmischer Charakteristik und durch eine automatische Empfindlichkeitsregelung zur Konstanthaltung der Empfindlichkeit der Abgleichvorrichtung. According to the invention this is achieved through the use of a Attenuator device with a logarithmic characteristic and an automatic one Sensitivity control to keep the sensitivity of the balancing device constant.

Logarithmische Charakteristik der Abschwächervorrichtung bedeutet dabei, daß der Logarithmus des Verhältnisses der Intensitäten hinter und vor der Abschwächervorrichtung linear vom Stellweg der Abschwächervorrichtung abhängt. Durch diese logarithmische Charakteristik wird erreicht, daß sich ein bestimmter Fehler in der Einstellung im gesamten Meßbereich prozentual in gleicher Weise bemerkbar macht. Durch die Regelung der Empfindlichkeit der selbsttätigen Abgleichvorrichtung wird dieser Fehler im wesentlichen konstant und auf seinem günstigsten, kleinen Wert gehalten. Logarithmic characteristic of the attenuator means while that the logarithm of the ratio of the intensities behind and in front of the Attenuator device depends linearly on the travel of the attenuator device. By this logarithmic characteristic is achieved that there is a certain error Percentage noticeable in the setting in the entire measuring range in the same way power. By regulating the sensitivity of the automatic balancing device this error becomes essentially constant and at its most favorable, small one Value held.

Die logarithmische Charakteristik der Blende hat bei Spektrophotometern außerdem den Vorteil, daß der Stellweg der Abschwächervorrichtung nicht der prozentualen Durchlässigkeit der Probe entspricht, wie das bei einer linearen Abschwächervorrichtung der Fall wäre, sondern dem Absorptionskoeffizienten proportional ist. Letzterer ist es aber, der bei spektroskopischen Untersuchungen eigentlich interessiert. The logarithmic characteristic of the aperture has in spectrophotometers also the advantage that the travel of the attenuator is not the percentage The permeability of the sample corresponds to that of a linear attenuator device would be the case, but is proportional to the absorption coefficient. The latter but it is the one who is actually interested in spectroscopic investigations.

Die automatische Empfindlichkeitsregelung macht die Anordnung unabhängig von Helligkeitsschwankungen der Lichtquelle und ähnlichen Einflüssen, so daß die Regelfehler stets aus einem möglichst kleinen Wert gehalten werden. Es wird unten im Zusammenhang mit Fig. 1 noch gezeigt werden, daß eine solche automatische Empfindlichkeitsregelung sich in Verbindung mit einer Abschwächervorrichtung mit logarithmischer Charakteristik in besonders einfacher Weise erzielen läßt. The automatic sensitivity control makes the arrangement independent of fluctuations in brightness of the light source and similar influences, so that the Control errors are always kept from a value that is as small as possible. It will be down can also be shown in connection with FIG. 1 that such an automatic sensitivity control in connection with an attenuator device with a logarithmic characteristic can be achieved in a particularly simple manner.

Fig. 1 ist ein Blockschema, das eine Anzahl verschiedener erfindungsgemäßer Systeme veranschaulicht; Fig. 2 ist eine Ansicht eines bei dem System verwendeten Strahlenunterbrechers. Fig. 1 is a block diagram showing a number of different inventive Systems illustrated; Figure 2 is a view of one used in the system Beam interrupter.

Das System enthält eine Lichtquelle 1 mit einem gewissen Frequenzbereich, ein Paar von fluchtenden Spalten 2 und 3, die an entgegengesetzten Seiten eines Monochromators4 angeordnet sind, mittels dessen Licht irgendeiner Wellenlänge innerhalb eines vorgegebenen Bereichs auf einen Bündelunterbrecher 5 geleitet wird. Dieser Bündelunterbrecher 5, der in größerem Maßstab in Fig. 2 dargestellt ist, enthält ein rotierendes Glied 10, das sich um seine Achse 11 dreht. Das GliedlO hat zwei einander gegenüberliegende Sektoren 12 mit spiegelnden Oberflächen, die das Licht in eine Richtung, die rein schematisch als 14 dargestellt ist, reflektieren. Es werden hier und auch sonst Doppelpfeile benutzt, um einen optischen Strahlengang anzudeuten. Die Bogen 16 zwischen den Sektoren 12 gestatten den Lichtdurchtritt in einen anderen oder zweiten Strahlengang 18. Die Randflächen jedes Sektors 12 sind geschwärzt, so daß sie das einfallende Strahlenbündel in Abständen vollständig unterbrechen. Wenn das Teil 10 rotiert, so daß das Licht mit einer WechselfrequenzfO abwechselnd längs der beiden Wege 14 und 18 geschickt wird, dann werden die Bündel durch die geschwärzten Flächen 20 mit einer Frequenz fl unter- brochen, die gleich 2fo ist. Das Bündel im Strahlengang 14, das eine mittlere Intensität 1o hat, tritt durch den logarithmischen Bündelabschwächer 22, wo das Strahlenbündel auf eine Intensität Ii geschwächt wird. Dieses abgeschwächte Strahlenbündel wird auf eine Vergleichszelle 24 geleitet. Das Strahlenbündel, das aus dieser Zelle austritt, hat eine Intensität 1, und stellt das Vergleichsstrahlenbündel des Spektrophotometers dar. Das von Unterbrecher 5 ausgehende andere Bündel hat eine mittlere Intensität 1o und tritt durch eine Probenzelle 26, aus welcher ein Strahlenbündel der Intensität 1 austritt. Die Strahlenbündel mit der Intensität I und 1, fallen abwechselnd auf einen gemeinsamen Detektor 30, welcher darauf anspricht, indem er einem Vorverstärker 32 elektrische Signale zuführt, die von den Größen I und P abhängen. Ein Ausgang des Vorverstärkers 32 tritt durch ein Filter 34, das auf die Frequenz0 abgestimmt ist. Das sich ergebende Signal wird durch einen Gleichrichter 36 phasenempfindlich gleichgerichtet, der durch eine mechanische Verbindung38 mit dem Bündelunterbrecher 5 verbunden und daher mit diesem synchronisiert ist. Das gleichgerichtete Signal (welches positiv oder negativ ist, je nachdem, ob I oder F größer ist) wird dem Hauptverstärker 40 des Spektrophotometers zugeführt. Dieses gleichgerichtete Signal ist proportional 1-1 und stellt somit den Unterschied zwischen den beiden miteinander verglichenen Strahlenbündeln dar. Das verstärkte, gleichgerichtete Signal wird dann einem Servomotor42 zugeführt, der die Abschwächervorrichtung22 über eine Verbindung 44 antreibt, so daß er P gleich I macht. The system contains a light source 1 with a certain frequency range, a pair of aligned columns 2 and 3 on opposite sides of one Monochromators4 are arranged, by means of which light of any wavelength within of a predetermined area is passed to a bundle breaker 5. This Bundle breaker 5, which is shown on a larger scale in Fig. 2, contains a rotating member 10 which rotates about its axis 11. The link has two opposing sectors 12 with reflective surfaces that the light reflect in a direction which is shown purely schematically as 14. It double arrows are used here and elsewhere to create an optical beam path to suggest. The sheets 16 between the sectors 12 allow the passage of light into a different or second beam path 18. The edge surfaces of each sector 12 are blackened so that they completely cover the incident beam at intervals interrupt. When the part 10 rotates, so that the light with an alternating frequency fO is sent alternately along the two paths 14 and 18, then the bundles through the blackened surfaces 20 with a frequency fl broke that same 2fo is. The bundle in the beam path 14, which has a medium intensity 1o, occurs through the logarithmic beam attenuator 22, where the beam is at an intensity II is weakened. This attenuated beam is applied to a comparison cell 24 headed. The bundle of rays emerging from this cell has an intensity 1, and represents the comparison beam of the spectrophotometer. That of interrupter 5 outgoing other bundle has a medium intensity 1o and passes through one Sample cell 26, from which a beam of intensity 1 emerges. The bundle of rays with the intensity I and 1, fall alternately on a common detector 30, which responds by supplying electrical signals to a preamplifier 32, which depend on the sizes I and P. An output of the preamplifier 32 passes through a filter 34 tuned to frequency 0. The resulting signal will rectified phase-sensitive by a rectifier 36, which is rectified by a mechanical Connection38 connected to the bundle breaker 5 and therefore synchronized with it is. The rectified signal (which is positive or negative, depending on whether I or F is greater) is fed to the main amplifier 40 of the spectrophotometer. This rectified signal is proportional to 1-1, making the difference between the two compared bundles of rays. The rectified signal is then fed to a servo motor 42 which the attenuator device 22 drives over link 44 so that it makes P equal to I.

Ein weiterer Ausgang des Vorverstärkers 32 wird an ein Filter 50 angelegt, das auf die Frequenzfi abgestimmt ist, und das erhaltene Signal, das proportional I+P ist, wird dann einem Verstärker 52 zugeführt, welcher der Einfachheit halber als Hilfsverstärker bezeichnet ist. Der Verstärker 52 und das Filter 50 bilden eine automatische Verstärkerregelung, und die Empfindlichkeit der Abgleichvorrichtung kann durch diese Regelung auf eine Mehrzahl von verschiedenen Weisen konstant gehalten werden, wie schon angedeutet wurde, und wie aus den nachfolgenden Betrachtungen abgeleitet werden kann: Das Signal, das auf den Detektor 30 mit einer Frequenzfo fällt, hat eine Größe proportional I'I. Im abgeglichenen Zustand ist diese Differenz gleich Null. Wenn aber der Servomotor 42 und damit die Abschwächervorrichtung 22 um einen Betragdx von dieser Gleichgewichtslage abweicht, dann ergibt sich ein Differenzsignal dl'. Somit ist das Korrektursignal, das dem Servomotor 42 zugeführt wird: dS = dI' k worin k die kombinierte Empfindlichkeit des Detektorf 30 und des Vorverstärkers 32 ist und c der Verstärkungsgrad des Filters34, des Gleichrichters 36 und des Verstärkers 40. Um somit eine konstante Empfindlichkeit der Abgleichvorrichtung zu erhalten, ist es notwendig, daß dx = dx = konst. (1) dS dI' # k # c ist, wobei dl die Änderung von I' bei einer kleinen Verschiebung dx des Servomotors 42 und des damit verbundenen Bündelabschwächers 22 ist. Another output of the preamplifier 32 is fed to a filter 50 applied which is tuned to the frequency fi, and the signal obtained which is proportional I + P is then fed to an amplifier 52, which for simplicity is referred to as an auxiliary amplifier. The amplifier 52 and the filter 50 constitute one automatic gain control, and the sensitivity of the balancing device can be kept constant in a plurality of different ways by this regulation become, as has already been indicated, and as from the following considerations can be derived: The signal which is applied to the detector 30 with a frequency fo falls has a size proportional to I'I. This difference is in the balanced state equals zero. But if the servomotor 42 and thus the attenuator device 22 deviates from this equilibrium position by an amount dx, then a difference signal results dl '. Thus the correction signal which is fed to the servo motor 42 is: dS = dI ' k where k is the combined sensitivity of the detector 30 and the preamplifier 32 and c is the gain of filter 34, rectifier 36 and amplifier 40. In order to maintain a constant sensitivity of the balancing device, it is necessary that dx = dx = const. (1) dS dI '# k # c is, where dl the change in I 'with a small displacement dx of the servo motor 42 and of the associated bundle attenuator 22 is.

Nun ist für einen logarithmischen Abschwächer definitionsgemäß wo a eine Konstante ist.Now is by definition for a logarithmic attenuator where a is a constant.

Aber I1' = I'/t, wo t die Durchlässigkeit der Vergleichszelle 24 ist. Daher ist Differenziert ergibt sich a dx = -I0' dI' = dI' I0' I' Daher ist dx ~ 1 (2) dl' al' Aus (1) und (2) ergibt sich Plk = konst. oder (da a konstant ist) I' k c = konst. (3) Es ergibt sich also eine konstante Empfindlichkeit ddS der Abgleichvorrichtung, wenn das Produkt 1' k c konstant gehalten wird. Das kann durch Regelung von k, c oder P erzielt werden. Bei der beschriebenen Anordnung erhält man nun sehr einfach ein Signal, welches I' k entspricht. Es ist nämlich das Signal, das auf den Detektor 30 mit einer Frequenz f1 fällt, proportional zu I+I'. Da das System stets wenigstens annähernd abgeglichen ist, kann man I= 11 setzen. Daraus folgt, daß das von dem Vorverstärker erhaltene Signal, welches eine Frequenz hat, eine Stärke proportional I' k hat. Somit ist mathematisch P = gI' wenn P die Stärke des von dem Vorverstärker 32 erhaltenen und dem Filter 50 zugeführten Signals und g eine Konstante ist.But I1 '= I' / t, where t is the permeability of the comparison cell 24. thats why Differentiated results in a dx = -I0 'dI' = dI 'I0' I 'Therefore dx ~ 1 (2) dl' al 'From (1) and (2) we get Plk = const. Or (since a is constant ) I 'kc = const. (3) The result is a constant sensitivity ddS of the balancing device if the product 1' kc is kept constant. This can be achieved by controlling k, c or P. With the arrangement described, a signal which corresponds to I 'k is now obtained very easily. Namely, the signal which falls on the detector 30 at a frequency f1 is proportional to I + I '. Since the system is always at least approximately balanced, I can be set to 11. It follows that the signal obtained from the preamplifier, which has a frequency, has a strength proportional to I 'k. Thus, mathematically, P = gI 'when P is the strength of the signal received from preamplifier 32 and fed to filter 50 and g is a constant.

Nun wird bei einem erfindungsgemäßen Spektrophotometer, das in Fig. 3 näher gezeigt ist, das Signal P mit einem Normalsignal verglichen, und jede Differenz wird benutzt, um k in einer solchen Weise zu ändern, daß P gleich dem Normalsignal ist. Somit ist P = g # I' # k = konst. Now, in a spectrophotometer according to the invention, which is shown in Fig. 3 is shown in more detail, the signal P compared with a normal signal, and each difference is used to change k in such a way that P equals the normal signal is. Thus P = g # I '# k = const.

Daher ist 1k eine Konstante, da g eine Konstante ist. Bei diesem speziellen Spektrophotometer ist der Verstärkungsgrad des Hauptverstärkers konstant gehalten, und folglich ist die Bedingung (3) erfüllt und dadurch eine konstante Empfindlichkeit der Abgleichvorrichtung erzielt. Hence, 1k is a constant since g is a constant. With this one special spectrophotometer the gain of the main amplifier is constant is held, and consequently the condition (3) is satisfied and thereby a constant one Sensitivity of the balancing device achieved.

Die Regelung von k kann entweder durch Änderung der Empfindlichkeit des Detektors 30 erfolgen, beispielsweise, indem über eine Leitung die Spannung der Prallelektrode eines Photoelektronenvervielfachers geändert wird, der einen Teil des Detektors 30 bildet, oder indem der Verstärkungsgrad des Vorverstärkers 32 über eine elektrische Leitung B geändert wird. The regulation of k can be done either by changing the sensitivity of the detector 30 take place, for example, by the voltage via a line the impact electrode of a photomultiplier is changed, the one part of the detector 30 forms, or by the gain of the preamplifier 32 above an electrical line B is changed.

Statt dessen kann die Differenz zwischen dem Signal P und dem Normsignal benutzt werden, um I' zu ändern, so daß P gleich dem Normsignal wird. Solch eine Regelung von I' kann durch Änderung der Intensität der Strahlungsquelle über eine Leitung oder auch durch Änderung der Spaltbreiten der Spalte 2 und 3 über elektrische Leitungen D1 und D2 erfolgen. Instead, the difference between the signal P and the standard signal can be used to change I 'so that P becomes equal to the standard signal. Such a Regulation of I 'can be achieved by changing the intensity of the radiation source via a Line or by changing the gap widths of columns 2 and 3 via electrical Lines D1 and D2 take place.

Die verschiedenen erwähnten Möglichkeiten stellen automatische Empfindlichkeitsregelsysteme mit geschlossenem Regelkreis dar. Statt dessen kann auch ein automatisches Empfindlichkeitsregelsystem mit offenem Regelkreis vorgesehen werden, indem das Signal P benutzt wird, um über eine Leitung E den Verstärkungsgrad des Hauptverstärkers 40 so zu regeln, daß C umgekehrt proportionalP ist, d. h. The various possibilities mentioned represent automatic sensitivity control systems with a closed control loop. Instead, an automatic sensitivity control system Open loop control can be provided by using the P signal to override a line E to regulate the gain of the main amplifier 40 so that C inversely proportional to P, i.e. H.

P = gPk = oder g I' k c = konst. P = gPk = or g I 'k c = const.

Man sieht, daß die verschiedenen automatischen Empfindlichkeitsregelanordnungen die Bedingung (3) ganz allgemein erfüllen. Diese Bedingung ist unabhängig von der Stellung der Abschwächeranordllung 22, dem Wert von Io' (und damit von der Intensität der Strahlungsquelle und der Durchlässigkeit des Monochromators 4), von t, der Durchlässigkeit der Vergleichszelle 24 und von k, der Empfindlichkeit des Detektors 30 und des Verstärkers 32. Somit wird die Empfindlichkeit der Abgleichvorrichtung trotz Änderungen dieser verschiedenen Faktoren konstant gehalten. Weiterhin ist es, außer im Falle des Systems mit offenem Regelkreis, nicht erforderlich, daß der Verstärker 32 selbst konstant ist. It can be seen that the various automatic sensitivity control arrangements meet condition (3) in a very general way. This condition is independent of the Position of the attenuator arrangement 22, the value of Io '(and thus of the intensity the radiation source and the transmittance of the monochromator 4), from t, the transmittance of the comparison cell 24 and of k, the sensitivity of the detector 30 and the amplifier 32. Thus, despite changes to this, the sensitivity of the adjustment device kept constant by various factors. Furthermore it is, except in the case of the system open loop, does not require the amplifier 32 itself to be constant is.

Bei Verwendung eines linearen Abschwächers wäre diese automatische Empfindlichkeitsregelung nicht so leicht zu bewerkstelligen gewesen. Wenn man einmal die gleichen Bezeichnungen wählt, wie bei den obigen Betrachtungen, dann ergibt sich für einen linearen Abschwächer mit einer Konstante b bx = 1 Io' Es ist wieder Il'= It und somit bx = 1 - 1' tlo' Differenziert ergibt sich bdx=- dI tIo Daher wird dx = - 1 , (2a) dI' b # t I0' Kombiniert man dies mit Gleichung (1), so ::;hält man die Bedingung für die Konstanz der Empfindlichkeit 1o' k c = konst. (3a) Diese Gleichung enthält nicht, wie Gleichung (3) die Intensität I', die am Detektor 30 wirksam wird, sondern die Intensität 1o' vor der Abschwächervorrichtung22. Man kann infolgedessen nicht wie bei der erfindungsgemäßen Anordnung die Empfindlichkeitsregelung ohne weiteres vom Detektorsignal aus bewirken. If a linear attenuator was used, this would be automatic Sensitivity control has not been that easy to do. Once you chooses the same designations as in the above considerations, then results opt for a linear attenuator with a constant b bx = 1 Io 'It is again Il '= It and thus bx = 1 - 1' tlo 'Differentiated results in bdx = - dI tIo Therefore becomes dx = - 1, (2a) dI 'b # t I0' If you combine this with equation (1), ::; holds one the condition for the constancy of the sensitivity 1o 'k c = const. (3a) This Unlike equation (3), equation does not contain the intensity I ′ that is detected at detector 30 becomes effective but the intensity 1o 'in front of the attenuator device 22. As a result, it is not possible to regulate the sensitivity as in the case of the arrangement according to the invention easily effect from the detector signal.

Fig. 3 ist ein Schaltschema für eine erfindungsgemäße automatische Empfindlichkeitsregelung. Fig. 3 is a circuit diagram for an automatic according to the invention Sensitivity control.

Der Eingangsmeßwert des Kreises, der von dem Vorverstärker 32 geliefert wird, wird bei 60 an die Kathode einer Triole 61 gelegt, die eine negative Rückkopplung 62 mit einem Doppel-T-Filter aufweist, welches generell mit 63 bezeichnet und so abgestimmt ist, daß es Signale mit der Frequenzfi sperrt. Auf diese Weise können solche Signale durch das Filter 50 hindurchgehen. Sie liegen an dem Verstärker 52 an, welcher eine einfache Verstärkerstufe 64 am Eingang aufweist, an die sich eine zweite Verstärkerstufe 65 anschließt. Ausgangsmeßwerte werden sowohl von der Anode als auch von der Kathode dieser Stufe abgegriffen und diese Signale werden durch entsprechende Gleichrichter 66 und 67 geschickt, so daß das im Punkt 68 erscheinende Signal die gleiche Polarität hat, unabhängig von der Polarität des Signals, das der ersten Stufe 64 zugeführt wird. Das Ausgangssignal wird über einen Widerstand 69 und ein Tiefpaßfilter geleitet, das generell mit 70 bezeichnet ist, so daß dann eine Gleichspannung am Steuergitter eines Pentodenverstärkers 72 anliegt, dessen Kathode mittels eines Widerstandes 74 auf einem positiven Vergleichs- oder Normalpotential gehalten wird. Wenn der Eingangsmeßwert des Pentodenverstärkers 72 das Vergleichspotential überschreitet, so sinkt die Anodenspannung des Verstärkers 72 auf einen tiefen Wert ab, und in ähnlicher Weise steigt die Anodenspannung des Verstärkers 72 auf einen hohen Wert an, wenn der Eingangsmeßwert wesentlich unterhalb des Vergleichspotentials liegt. The input reading of the circuit provided by the preamplifier 32 is applied at 60 to the cathode of a triplet 61 which has negative feedback 62 with a double-T filter, which is generally designated by 63 and so is tuned so that it blocks signals at the frequency fi. That way you can such signals pass through filter 50. They are due to amplifier 52 on, which has a simple amplifier stage 64 at the input, to which a second amplifier stage 65 connects. Output readings are from both the anode as well as being tapped from the cathode of this stage and these signals are passed through corresponding rectifiers 66 and 67 sent so that the appearing in point 68 Signal has the same polarity regardless of the polarity of the signal that the first stage 64 is fed. The output signal is via a resistor 69 and a low pass filter, generally designated 70, so that then a DC voltage is applied to the control grid of a pentode amplifier 72 whose Cathode by means of a resistor 74 to a positive comparison or normal potential is held. When the input measured value of the pentode amplifier 72 the comparison potential exceeds, the anode voltage of the amplifier 72 drops to a low value and similarly the anode voltage of amplifier 72 increases to one high value when the input measured value is significantly below the comparison potential lies.

Die Anodenspannung des Verstärkers 72 wird über einen Widerstand 76 an das Gitter 78 einer Triode eines Kaskaden-Röhrenstabilisators, der generell mit 82 bezeichnet ist und der eine zweite Triode 84 enthält, deren Gitter über einen Widerstand 86 mit der Leitung 88 verbunden ist, an welcher eine stabilisierte Hochspannung anliegt. Der Stabilisator 82 stellt einen Teil der Kraftversorgung für den Detektor 30 dar. Diese Kraftversorgung enthält auch einen Hochspannungstransformator 90, der von einem Wechselstromnetz gespeist wird und der eine Ausgangsmeßspannung liefert, welcher durch Gleichrichter 92 einweggleichgerichtet und durch einfache RC-Glieder geglättet wird. Die geglättete Gleichspannung wird dann über den Stabilisator 82 den Prallelektroden des vorerwähnten Photoelektronenvervielfachers des Detektors 30 zugeführt. Die Spannung, die an den Prallelektroden anliegt, wird von Leitungen 96 abgenommen, die das Äquivalent der in Fig. 1 gezeigten Leitung darstellen. Dieses Potential ist proportional der Anodenspannung des Verstärkers 72, welche ihrerseits abhängt von der Abweichung der Eingangsspannung, die am Verstärker72 anliegt, von der an dessen Kathode anliegenden Vergleichsspannung. Da das am Gitter des Verstärkers 72 anliegende Potential proportional der Stärke der Komponente mit der Frequenzjj ist, die an dem Filter 50 anliegt, so verursacht jede Abweichung dieser Komponente von einem Normalwert eine große Änderung der Ausgangsspannung an den Leitungen 96, wobei ein Anstieg der Stärke der Komponente mit der Frequenzfi eine Verminderung dieser Spannung bewirkt und umgekehrt. Die Empfindlichkeit des benutzten Photoelektronenvervielfachers ist im wesentlichen proportional der siebenten Potenz der von den Leitungen 96 abgenommenen Spannung, und folglich bewirkt ein Ansteigen der Stärke der Komponente mit der Frequenzfi ein Absinken der Empfindlichkeit des Photoelektronenvervielfachers, wie das erwünscht ist, um die Empfindlichkeit der Abgleichvorrichtung konstant zu halten. The anode voltage of the amplifier 72 is set through a resistor 76 to the grid 78 of a triode of a cascade tube stabilizer, which generally is denoted by 82 and which includes a second triode 84, the grating of a Resistor 86 is connected to line 88, on which a stabilized high voltage is present. The stabilizer 82 provides part of the power supply for the detector 30. This power supply also includes a high voltage transformer 90, which is fed by an alternating current network and which supplies an output measuring voltage, which is one-way rectified by rectifier 92 and by simple RC elements is smoothed. The smoothed DC voltage is then passed through the stabilizer 82 the impact electrodes of the aforementioned photoelectron multiplier of the detector 30 supplied. The voltage that is applied to the impact electrodes is generated by cables 96, which are the equivalent of the line shown in FIG. This Potential is proportional to the anode voltage of amplifier 72, which in turn depends on the deviation of the input voltage applied to amplifier72 from the comparison voltage applied to its cathode. Because that's on the grille of the amplifier 72 applied potential proportional to the strength of the component with the frequency jj applied to the filter 50, each causes Deviation of this component from a normal value a large change in the output voltage on lines 96, with an increase in the strength of the component with frequency fi a decrease causes this tension and vice versa. The sensitivity of the photomultiplier used is substantially proportional to the power of seventh that taken from lines 96 Voltage, and consequently causes the strength of the component to increase with frequency fi a decrease in the sensitivity of the photomultiplier tube as desired is to keep the sensitivity of the adjustment device constant.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Optical alignment system in which a radiation receiver arrangement is acted upon by a measuring beam and a comparison beam and in the beam path of the measuring beam a sample to be examined and in the beam path of the comparison beam an attenuator device is arranged and in which for balancing the intensities the attenuator device in accordance with the output signal of the radiation receiver arrangement is automatically adjustable by a balancing device, characterized by the use of an attenuator with a logarithmic characteristic and through an automatic sensitivity control to keep the sensitivity constant the adjustment device.

2. Adjustment system according to claim 1, characterized in that by the sensitivity control the sensitivity of the detector can be changed.

3. Adjustment system according to claim 1, characterized in that by the sensitivity control of the gain of an amplifier changeable is through which the signals supplied by the detector to control the servo motor be reinforced.

4. Adjustment system according to claim 1, characterized in that by the sensitivity control of the gain of a preamplifier can be changed is, from the output of which on the one hand a signal to control the servo motor and on the other hand, the controlled variable of the sensitivity control is removed.

5. Adjustment system according to claim 1, characterized in that the both bundles of rays emanate from a common radiation source.

6. Adjustment system according to claim 5, characterized in that the Sensitivity control either the intensity of the radiation source or the slit width one or more column controls that allow light to pass through from the radiation source to other parts of the system.

7. Adjustment system according to claim 6, characterized in that it has a monochromator for generating light of different wavelengths.

Documents considered: French patent specification No. 1132 094.