DE1141094B

DE1141094B - Radiation source arrangement

Info

Publication number: DE1141094B
Application number: DEB62707A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Joseph Braunbeck
Original assignee: Bodenseewerk Perkin Elmer and Co GmbH
Current assignee: PE Manufacturing GmbH
Priority date: 1961-05-30
Filing date: 1961-05-30
Publication date: 1962-12-13

Description

Strahlungsquellenanordnung Für den Betrieb optischer Meßgeräte sind mitunter mehrere Lichtquellen mit verschiedenen spektralen Intensitätsverteilungen erforderlich. Zum Übergang von einer dieser Lichtquellen auf die andere sind unbequeme Umschaltvorgänge erforderlich. Ein Beispiel für derartige Geräte bilden Spektrophotometer mit Wasserstoff- und Wolframbandlampe. Die eine dieser Lichtquellen wird im Wellenlängenbereich von 200 bis 360 mull, die andere im Bereich von 360 mp bis 2,8 p gebraucht. Die Umschaltung erfolgt meist durch Schwenken eines Umlenkspiegels. Der Übergang von einer Lichtquelle auf die andere wird besonders bei der kontinuierlichen Registrierung von Spektren als störend empfunden. Aber auch bei anderen Geräten, beispielsweise bei Polarimetern, treten ähnliche Probleme auf.Radiation source arrangement For the operation of optical measuring devices are sometimes several light sources with different spectral intensity distributions necessary. Moving from one of these light sources to the other is inconvenient Switching operations required. Spectrophotometers are an example of such devices with hydrogen and tungsten ribbon lamp. One of these light sources is in the wavelength range from 200 to 360 mull, the other in the range from 360 mp to 2.8 p. the Switching is usually done by swiveling a deflecting mirror. The transition from one light source on the other is particularly useful in continuous registration perceived by spectra as disturbing. But also with other devices, for example with polarimeters, similar problems arise.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile der bekannten Anordnungen zu vermeiden. The invention is based on these disadvantages of the known Avoiding arrangements.

Ausgehend von einer Strahlungsquellenanordnung mit wenigstens zwei Strahlungsquellen, von denen die erste Strahlungsquelle im wesentlichen unterhalb einer Wellenlänge ik, die zweite Strahlungsquelle im wesentlichen oberhalb der Wellenlänge ik emittiert, sieht die Erfindung vor, daß mittels eines an sich bekannten teildurchlässigen Spiegels, dessen Reflexionsvermögen bei der Wellenlänge ik von angenähert 1 auf angenähert 0 springt, ein virtuelles Bild der ersten Lichtquelle mit der zweiten Lichtquelle zur Deckung gebracht wird. Die so überlagerten Strahlenbündel wirken so, als kämen sie von einer Strahlungsquelle, welche in dem gesamten Wellenlängenbereich, also beispielsweise von 200 mp bis 2,8 Il, emittiert. Eine Umschaltung entfällt. Der Übergang erfolgt vollkommen kontinuierlich. Durch geeignete Wahl der Spiegel kann man erreichen, daß dabei keine Sprünge in der Spektralverteilung der Strahlungsintensität auftreten. Starting from a radiation source arrangement with at least two Radiation sources, of which the first radiation source is essentially below a wavelength ik, the second radiation source essentially above the wavelength ik emitted, the invention provides that by means of a known partially permeable Mirror, the reflectivity of which at the wavelength ik is approximately 1 jumps approximately 0, a virtual image of the first light source with the second Light source is brought to cover. The beams superimposed in this way act as if they came from a radiation source which covers the entire wavelength range, thus for example from 200 mp to 2.8 Il, emitted. There is no need to switch. The transition is completely continuous. By choosing the right mirror one can achieve that there are no jumps in the spectral distribution of the radiation intensity appear.

Es ist natürlich bekannt, mittels teildurchlässiger Spiegel Gegenstände und virtuelle Bilder zur Deckung zu bringen. Es genügt aber nicht, zwei Lichtquellen virtuell mittels einfacher teildurchlässiger Spiegel aufeinander abzubilden, denn dann würde nicht nur ein großer Teil der Strahlungsleistung verlorengehen, sondern dieser Anteil der Strahlungsleistung würde irgendwo im Gehäuse absorbiert werden und dort zu einer starken unerwünschten Erwärmung führen. Es ist also wesentlich, daß die virtuelle Abbildung in einer solchen Weise erfolgt, daß praktisch keine Strahlung in unerwünschter Richtung läuft, sondern möglichst alle Strahlungsenergie der beiden Strahlungsquellen in die gewünschte Richtung geleitet wird. Durch die Verwendung an sich bekannter selektiv reflektierender Spiegel wird dagegen eine stationäre optische Überlagerung der beiden Strahlenbündel praktisch ermöglicht. It is of course known to use partially transparent mirrors to produce objects and to match virtual images. But it is not enough to have two light sources map them to one another virtually using simple, partially transparent mirrors, because then not only would a large part of the radiation power be lost, but this part of the radiated power would be absorbed somewhere in the housing and lead to strong undesirable heating there. So it is essential that the virtual mapping is done in such a way that practically none Radiation runs in an undesired direction, but as much as possible all radiation energy of the two radiation sources is directed in the desired direction. Through the Use of known selectively reflective Mirror, on the other hand, becomes stationary optical superimposition of the two beams practically made possible.

Es ist darauf hinzuweisen, daß in solchen Spektralbereichen, in denen nur wenig Lichtenergie vorhanden ist (beispielsweise iZ > Ak), das aus anderen Spektralbereichen zur Verfügung stehende Licht (beispielsweise A < ÄM) gegebenenfalls störend wirken kann. It should be pointed out that in those spectral ranges in which only little light energy is available (e.g. iZ> Ak) that comes from others Light available in the spectral ranges (for example A <ÄM), if applicable can be disturbing.

In Abb. 1 sind das Reflexionsvermögen R und die Durchlässigkeit D für solche Spiegel als Funktion der Wellenlängeil dargestellt. Bei einer Kantenwellenlänge Ae springt R von 1 auf 0 und D von 0 auf 1. In Fig. 1, the reflectance R and the transmittance are D. for such mirrors shown as a function of the wavelength. At an edge wavelength Ae jumps R from 1 to 0 and D from 0 to 1.

Beispiele solcher Spiegel sind Interferenzspiegel aus dünnen Schichten, welche mit guter Annäherung eine solche ideale Charakteristik haben.Examples of such mirrors are interference mirrors made of thin layers, which with good approximation have such an ideal characteristic.

Eine Überlagerung der Strahlenbündel kann in verschiedener Weise bewerkstelligt werden. Die einfachste Möglichkeit ist die, daß mittels eines spektral selektiv reflektierenden Spiegels ein virtuelles Bild einer Lichtquelle mit einer zweiten Lichtquelle anderer Emissionseigenschaften zur Deckung gebracht wird. The bundles of rays can be superimposed in various ways be accomplished. The simplest possibility is that by means of a spectral selectively reflecting mirror a virtual image of a light source with a second light source of other emission properties is brought to cover.

Eine solche Anordnung ist in Abb. 2 schematisch dargestellt. Such an arrangement is shown schematically in Fig. 2.

Mit L1 ist die eine und mit L2 die andere Lichtquelle bezeichnet. L1 emittiert Strahlung im wesentlichen mit einer Wellenlänge A < Ae. L2 emittiert dagegen vorwiegend im Bereich A > Ak. Mit S ist ein spektral selektiv reflektierender Spiegel, beispielsweise ein Interferenzspiegel bezeichnet, der eine Charakteristik etwa nach Art der Abb. 1 hat, d. h. der für Wellenlängen A < Ae nahezu vollständig reflektierend, für Wellenlängen A > Ak nahezu vollständig durchlässig ist. One light source is designated with L1 and the other with L2. L1 emits radiation essentially with a wavelength A <Ae. L2 emitted on the other hand mainly in the area A> Ak. With S is a spectrally selectively reflective one Mirror, for example an interference mirror, which has a characteristic approximately in the manner of Fig. 1, d. H. that for wavelengths A <Ae almost completely reflective, is almost completely transparent for wavelengths A> Ak.

Die Strahlung der Lichtquelle L1 wird durch den geneigt angeordneten Spiegel S für Wellenlängen < in ein Instrument I reflektiert. Das ist der größte Teil der von L1 ausgehenden Strahlung. Geringere Strahlenanteile A > Ak gehen von der Lichtquelle L1 durch den Spiegel 8 hindurch und werden nicht wirksam. Für A < Ag ist der Spiegel reflektierend. Die in diesem Bereich von L2 emittierte Strahlung wird in Abb. 2 ebenfalls nach rechts reflektiert und kommt nicht zur Wirkung. Die von L2 im Bereich A > Ak emittierte Strahlung - und das ist der größte Teil der Strahlung, den die Strahlungsquelle L2 aussendet -geht gerade durch den Spiegel 8 hindurch ebenfalls zum Instrument. Der Spiegel 8 bringt das virtuelle Bild von L1 mit L2 zur Deckung. Das Instrument 1 kann beispielsweise ein Spektrophotometer, ein Polarimeter oder ein sonstiges Instrument sein, welches Strahlung aus einem möglichst breiten Wellenlängenbereich erfordert. The radiation from the light source L1 is inclined by the Mirror S for wavelengths <reflected in an instrument I. That is the greatest part the radiation emanating from L1. Lower radiation components A> Ak go from the light source L1 through the mirror 8 and will not effective. For A <Ag the mirror is reflective. Those in this area of L2 emitted radiation is also reflected to the right in Fig. 2 and comes not to effect. The radiation emitted by L2 in the area A> Ak - and that is the largest part of the radiation that the radiation source L2 emits - is currently going through the mirror 8 also to the instrument. The mirror 8 brings that virtual image of L1 with L2 to cover. The instrument 1 can for example be a Spectrophotometer, polarimeter, or any other instrument that emits radiation requires from the broadest possible wavelength range.

Die Wellenlänge Ak wird zweckmäßig so gewählt, daß ein gleichmäßiger Intensitätsverlauf ohne Sprünge gewährleistet ist. Oberhalb von Ak wird die Strahlung von L2, unterhalb davon die Strahlung von L1 ausgenutzt. The wavelength Ak is expediently chosen so that a more uniform Intensity curve without jumps is guaranteed. Above Ak the radiation from L2, below which the radiation from L1 is used.

In analoger Weise könnte man natürlich noch weitere Lichtquellen in den Strahlengang einspiegeln. In an analogous way, one could of course also use other light sources reflect in the beam path.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Radiation source arrangement for optical measuring devices with at least two radiation sources, of which the first radiation source is essentially below the wavelength Ak, the second radiation source essentially above it the wavelength ik emitted, characterized in that by means of a per se known partially transparent mirror, its reflectivity at the wavelength Ak jumps from approximately 1 to approximately 0, a virtual image of the first light source is brought into congruence with the second light source.

2. Radiation source arrangement according to claim 1, characterized in that that the mirror is a known interference mirror made of thin layers.

Considered publications: Zeiss publications 5e-658-d, HZ VIII / 56 PUo; 50-657 / IV-d, HZIII / 61 Too; UNITED STATES. - Patent specifications No. 2 577 807, 2,374,475; Zeitschrift für Instr.kde, 68 (1960), pp. 224 to 235.