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Objektive Ampullenprüfeinrichtung Die Erfindung betrifft eine objektive
Ampullenprüfeinrichtung, die in Lichtrichtung aus schlitzförmigem Eintritts spalt,
Ampulle, Abbildungsoptik, verschiebbarer Blende und einer weiteren Abdeckblende
unmittelbar vor der Fotozelle besteht.
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Die empfindliche Prüfung der in medizinischen Ampullen befindlichen,
überaus kleinen schwebenden Glasscherben und sonstigen Verunreinigungen auf objektivem
Wege, mit Hilfe von durchfallendem Licht arbeitenden bekannten fotoelektrischen
Einrichtungen ist unverläßlich. Der Grund hierfür liegt darin, daß sich einerseits
der aus der Lichtquelle durch einen Spalt mit hohem Störpegel anlangende große Lichtfluß
und andererseits die von den Verunreinigungen geringer Abmessung stammenden äußerst
geringen Lichtflüsse bei der bekannten Abbildung des geprüften Ampullenraumes auf
der Fotozelle aufeinwander überlagern.
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Infolgedessen ist die Lichtschwankung, d. h. der Störpegel des auf
diese Weise entstandenen Hintergrundes (unter hellem Hintergrund wird die Projektion
des großen, also praktisch ungeschwächten, aus dem Spalt bzw. aus der Lichtquelle
stammenden und auf die Kathode der Fotozelle auffallenden Lichtflusses verstanden)
im Vergleich zu dem Pegel der von den geringen Verunreinigungen stammenden sehr
kleinen nützlichen Lichtsignalen sehr hoch. Demzufolge ist eine Wahrnehmbarkeit
derselben mit der in der medizinischen Industrie notwendigen Verläßlichkeit nicht
möglich. Die Lichtquelle erfüllt selbst im Falle einer Speisung mit sorgfältig stabilisiertem
Gleichstrom zufolge der sich in ihm abspielenden unstationären Vorgänge die Rolle
eines Lichtgenerators mit einem hohen Störpegel.
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Auch der Eigenstörpegel der Fotozelle steht in engem Zusammenhang
mit der Intensität des auffallenden Lichtfiusses.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung ermöglicht eine Herabsetzung des
Störpegels und die Erreichung des zur Ampullenprüfung notwendigen Geräuschabstandes,
d. h. eines hohen Wertes für das Verhältnis Signalpegel zu Störpegel.
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Bekanntlich wird nach der deutschen Patentschrift 1 099 211 zur Ampullenprüfung
die sogenannte Schlierenmethode verwendet. Bei dieser hat man einerseits mit sehr
hohen Lichtleistungen zu arbeiten, und andererseits wird eine korrigierte Optik
von großen Abmessungen benötigt. Hierzu kommt noch die Schwierigkeit, daß beim Durchleuchten
der zylindrischen, optisch unvollkommenen und untereinander nicht vollständig gleichen
Ampullen mit gleichem Nennwert des Ampullendurchmessers das Bild des
Spaltes nicht
immer auf die gleiche Stelle abgebildet und somit das Abdecken des mit einem Schlierenkopf
abgebildeten, von Ampulle zu Ampulle sich ändernden Spaltbildes mit einer nicht
definierten, in der Spaltbildebene fix eingestellten konventionellen Schlierenblende
ungewiß wird. Diese Schwierigkeit könnte nur mit der Immersion der Ampulle vermieden
werden, wobei jedoch das Drehen der Ampulle -um die sich in der Ampulle befindliche
Flüssigkeit nach dem Stillsetzen der Ampulle weiterzufördem -sehr umständlich sein
würde. Die Nachteile der obigen kostspieligen und auch technisch schwierigen Lösung
werden durch die vorliegende Erfindung, die eine billige, leicht herstellbare Einrichtung
darstellt, behoben.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist eine objektive Ampullenprüfeinrichtung,
bei welcher die Längsrichtung des Eintrittsspaltes parallel zur Achse der Ampulle
gerichtet ist, daß die Ampulle entweder exzentrisch zur optischen Achse liegt oder
bei zentrischer Lage zur optischen Achse unmittelbar hinter ihr ein Ablenkprisma
angeordnet ist, so daß diejenigen Teile des die Ampulle verlassenden Lichtbündels,
die von Verunreinigungen in der Ampulle nicht beeinflußt werden, im wesentlichen
nach der Seite wegreflektiert werden, während das an Verunreinigungen gebrochene
oder gebeugte Licht über die Abbildungsoptik und durch die verschiebbare Blende
auf die Fotozelle oder den Bildschirm geworfen wird.
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Durch Drehen der Ampulle und darauffolgendes Festhalten derselben
werden die mit der Flüssigkeit gemeinsam in Strudelbewegung gesetzten Verunreinigungen
über eine Kondensorlinse und einen senkrechten Spalt durch ein schmales intensives
Lichtbündel beleuchtet. Die untersuchte Ampulle, deren Drehachse senkrecht und parallel
zu dem Spalt verläuft, wird außerhalb der optischen Achse in einstellbar verschobener
Lage angeordnet. Auf diese Weise fallen die aus dem Spalt heraustretenden und die
Ampulle durchleuchtenden Strahlen des Lichtbündels, dessen Querschnitt entsprechend
dem Spalt z. B. eine Rechteckform aufweist, unter einem Winkel zu der Normalen der
Ampullenzylinderfläche ein und erleiden infolgedessen eine Brechung aus der mit
der optischen Achse parallel verlaufenden Richtung Diejenigen Strahlen des Lichtbündels,
welche auf Verunreinigungen treffen, die in der in der Ampulle befindlichen Flüssigkeit
schweben und optisch inhomogen sind, werden infolge der Brechung und Beugung in
besondere Richtungen gelenkt, wodurch die schwebenden Teilchen sekundäre Lichtquellen
bilden, deren intensivste Hauptstrahlungsrichtungen in die Verlängerung der Einfallrichtung
sowie in die benachbarten Richtungen fallen.
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Das restliche Lichtbündel, dessen Strahlen diese Inhomogenitäten
vermieden haben und dessen Intensität von der des einfallenden Lichtbündels lediglich
in den auf den Verunreinigungen aufgefangenen geringen Lichtmengen abweicht, erleidet
beim Austreten aus der Ampulle eine weitere Lichtbrechung.
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Dabei wird der größte Teil des von Verunreinigungen nicht beeinflußten
Lichtbündels um Winkel a1 > a abgelenkt.
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Die Größe des Winkels a sowie die Lage der die Ampulle am fotoelektrischen
Schirm abbildenden Optik sowie der Ampulle selbst werden derart gewählt, daß lediglich
ein geringer Teil der zur Abbildung des beleuchteten Spaltes geeigneten, von Verunreinigungen
ungestörten Strahlen in die Abbildungsoptik gelangen kann.
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In diesem Falle spielen die die Optik begrenzenden und sich auch
in der senkrechten Richtung auf die Bildebene des reellen oder virtuellen Spaltbildes
ausbreitenden festgelegten oder stellbaren optischen Fassungen die Rolle einer nicht
scharf definierten Schlierenbiende, die den in die Abbildungsoptik gelangenden geringen,
vom Spalt stammenden und von Verunreinigungen ungestörten einstellbaren Strahlenanteil
zurückhält.
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Die Ampulle wird derart eingestellt, daß infolge der Streuung des
Ampullendurchmessers um den Nennwert mindestens der halbschattenbildende Teil mit
einem etwas geringeren Winkel als a, dochhöchstens ein zusätzlicher Teil mit einem
etwas größeren Winkel als a aus dem geschlossenen, durch Verunreinigungen ungestörten
Strahlenbündel in die Abbildungsoptik gelangen kann.
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Zwischen der Abbildungsoptik und dem lichtem findlichen Schirm ist
ein mit dem erstgenannten Spalt paralleler zweiter Spalt mit veränderlicher Breite
und mit in seitlicher Richtung senkrecht auf die optische Achse einstellbarer Lage
angeordnet.
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Dieser zweite Spalt wird derart eingestellt, daß die in die abbildende
Optik einfallenden und das helle Bild des ersten Spaltes tragenden, durch Verunreinigungen
ungestörten Strahlen in jedem Fall vollständig und ein geringer Teil der den halbschatten-
bildenden
Strahlen sowie das an den Fassungen und an den Bauteilen der Optik entstehende schädliche
Streulicht, durch welches die Dunkelheit des Hintergrundes herabgesetzt wird, durch
die den Spalt begrenzenden Platten abgedeckt werden, wobei der größte Teil der von
den Verunreinigungen stammenden Lichtstrahlen durchgelassen werden.
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Mit der Lage dieser Platten sowie mit der Breite des Spaltes kann
die Dunkelheit des Hintergrundes geregelt werden. So gelingt es, ohne Verwendung
eines Schlierenkopfes und einer konventionellen, in der Bildebene des Spaltes verwendeten
Schlierenblende das helle Bild des Spaltes noch vor dem Zustandekommen auf der Fotokathode
zu verdecken, wodurch an derselben ein dunkler Hintergrund entsteht, während der
größte Teil der von den Verunreinigungen kommenden Lichtstrahlen durch das Linsensystem
auf dem lichtempfindlichen Schirm des Meßkopfes zu einem von dem imaginären oder
reellen Spaltbild seitlich liegenden separiexten Bild vereinigt werden. So werden
die als intensive kleine Lichtflecke erscheinenden, sich bewegenden Verunreinigungen
auf einem einen starken Kontrast gebenden, dunklen, also lichtschwankungsfreien
Hintergrund auf der Kathode der Fotozelle abgebildet. Wie ersichtlich, wird hier
das Lichtbündel, welches aus jenen Strahlen, die durch die Verunreinigungen, welche
als diskrete optische Inhomogenitäten wirken, nicht gestört werden, besteht, durch
die exzentrisch angeordnete Ampulle aus der Richtung der optischen Achse größtenteils
abgelenkt. Der restliche geringe, in die Abbildungsoptik fallende Teil wird mittels
des erwähnten begrenzenden Spaltes von der Fotokathode ferngehalten.
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Die erfindungsgemäße Ampullenprtlfeinrichtung wird an Ausführungsbeispielen
an Hand der Zeichnung ausführlicher erläutert.
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Fig. 1 ist in schematischer Darstellung der Längsschnitt durch die
Einrichtung, bei welcher die Ampulle in Bezug zur optischen Achse derselben exzentrisch
angeordnet ist; bei der in Fig. 2 dargestellten Einrichtung ist die Ampulle in der
optischen Achse angeordnet, und es wird hier als lichtablenkendes optisches Organ
ein Prisma verwendet; Fig. 3 veranschaulicht die für den Fall der Benutzung einer
mit Wechselstrom gespeisten Lichtquelle verwendbare Brückenschaltung.
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In Fig. 1 veranschaulicht 1 eine mit stabilisiertem Gleichstrom gespeiste
Lichtquelle, 2 ist ein Kondensorlinsensystem, 3 ein zur optischen Achse zentrisch
einstellbarer Spalt und 4 eine in bezug zur optischen Achse exzentrisch angeordnete
Ampulle, deren relative Lage einstellbar ist, damit bei Ampullen mit verschiedenem
Durchmesser der gewünschte Ablenkungswinkel a eingestellt werden kann. Durch die
Ampulle wird das Bild des Spaltes in Bezug zur optischen AchselO unter einem Winkel
abgelenkt.
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5 ist die die Verunreinigungen abbildende Optik, 6 der in senkrechter
Richtung auf die optische Achse verschiebbare senkrechte Spalt mit einstellbarer
Breite, 7 die die Fotozelle enthaltende Röhre, 8 der das Bild zerlegende Spalt,
9 der fotoelektrische Schirm (die Fotozelle).
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Dieses die Herabsetzung des Störpegeis des Lichtes ermöglichende
Gerät arbeitet auf folgendeWeise: Aus der Lichtquelle 1 erzeugt der Kondensor 2
und der Spalt 3 ein intensives senkrechtes, einen
rechteckigen Querschnitt
besitzendes paralleles Lichtbündel. Zufolge der zum Lichtbündel exzentrischen Lage
der Ampulle 4 werden die das Bild des Spaltes bildenden, durch optisch inhomogene
Verunreinigungen ungestörten Lichtstrahlen nicht in der Richtung der optischen Achse,
sondern in Richtungen, die zwischen den Winkeln und a1 liegen, abge lenkt. Es würde
also auf die Fotozelle9 außer den im Haibschatten befindlichen Teil nur ein kleiner
heller Teil des Spaltbildes fallen, wenn man diesen letzteren völlig und den Halbschatten
teilweise mit der den Spalt 6 begrenzenden Platte nicht verdecken würde. Nämlich,
wie es schon vorher geschildert wurde, am Rande des Spaltes entstehen auch halbschattenbildende,
gebeugte Lichtstrahlen, die durch die Ampulle unter geringeren Winkeln als a abgelenkt
werden. Auf diese Weise können die Schlierenbilder der Verunreinigungen durch die
gestörten und in außerordentlichen Richtungen verlaufenden Lichtstrahlen auf einen
eine einstellbare Dunkelheit besitzenden Hintergrund mit Hilfe der Optik 5 auf der
Fotozelle 9 abgebildet werden. Der Spalt 8 bezweckt eine bessere Zerlegung der Bilder
mehrerer sich gleichzeitig abbildender Verunreinigungen an der Fotozellenkathode,
und derselbe ermöglicht durch weitere Einengung des Sichtfeldes das Erscheinen der
Verunreinigungen, möglichst einzeln an der Kathode der Fotozelle.
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Die in Fig. 2 dargestellte Anordnung unterscheidet sich im Aufbau
und in der Tätigkeit von der in Fig. 1
dargestellten dadurch, daß die Ampulle 4 zur
optischen Achse zentrisch angeordnet ist und daß zur Erreichung des ablenkenden
Grenzwlnkels hinter der Ampulle ein optisches lichtbrechendes Element, z. B. ein
Prisma 4a, angeordnet ist.